국내 연구진, '블랙홀 제트' 분출 순간 잡아냈다

[이데일리 김혜미 기자] 블랙홀에서 간헐적으로 물질을 방출하는 ‘블랙홀 제트’의 분출 순간을 국내 연구진이 세계 최초로 관측하는 데 성공했다.

한국천문연구원은 김정숙·김순욱 연구팀이 블랙홀 이중성인 ‘백조자리 X-3’를 관측해 블랙홀 제트에 관한 이론을 증명하는 데 성공했다고 20일 밝혔다.

학계에서는 그동안 블랙홀 제트의 발생과 관련해 에너지가 강한 X선과 에너지가 약한 X선의 강도 비율에 밀접한 연관이 있다고 알려져 왔다. 에너지가 강한 X선이 평소에는 항상 밝기의 정도가 강렬했으나, 제트가 분출되기 1~2일 전 혹은 한달 전이 되면 약한 X선의 밝기가 강해진다는 것이다. 이렇게 며칠 혹은 한달이 지난 뒤 강한 X선과 약한 X선의 밝아지는 비율이 비슷한 수준이 될 때 제트가 분출된다.

그러나 블랙홀 제트의 발생 순간이 너무 짧고, 발생 시기를 정확히 예측해야 한다는 점에서 그동안 제트의 분출 순간을 관측하지는 못했다.

이에 연구팀은 한국천문연구원의 KVN 우주전파관측망과 일본국립천문대의 VERA 우주전파관측망을 통해 관측한 X선의 에너지 변화를 분석해 분출 순간을 예측, 관측에 성공했다. 세계 최초로 관측에 성공한 이번 연구성과는 7월20일자 천체물리학저널(Astrophysical Journal)에 게재됐다.

김정숙 박사는 “이번에 관측된 제트분출이 일어나는 것은 보통 1-2년 사이에 며칠 정도여서 지난 4년간 수차례 실패했었다”며 “마침내 관측에 성공하고 논문이 나오게 돼 기기쁘다”고 말했다. 김순욱 박사는 “현재 상대론적인 제트 발생 과정에는 여전히 설명되지 않은 수많은 의문들이 남아있어서 차례차례 그 수수께끼들을 풀어갈 예정”이라고 말했다.

용어설명

블랙홀 제트 : 블랙홀의 존재는 블랙홀 자체를 관측하는 아니라 블랙홀로 물질이 빨려 들어가는 물질이 주변에서 발생하는 전파 및 X-선, 감마선 등을 관측해 알 수 있게 된다. 블랙홀은 서로 마주보며 돌고 있는 동반성에서 물질을 끌어당기는데 이 때 모든 물질이 블랙홀로 흡수되지 않고 대부분 블랙홀 주변을 회전하며 원반을 만들게 된다. 이 원반에 축적된 물질이 일정한 밀도와 온도에 이르게 되면 블랙홀의 자기장 방향에 따라 원반의 수직으로 물질을 분출하는 데 이를 블랙홀의 제트라고 한다. 이 때 에너지가 강한 X-선이 에너지가 약한 X-선 보다 강도가 세진다.

백조자리 X-3 : 백조자리를 형성하는 천체 가운데 X선을 강렬하게 방출, 세번째로 관측된 블랙홀.