천문연 포함 국제 연구팀, 'M87 블랙홀' 제트 자기장 강도 추정

[이데일리 강민구 기자] 한국천문연구원이 참여한 국제 공동 연구팀이 M87 블랙홀 제트(기체와 액체 등 물질의 빠른 흐름)의 자기장 강도를 추정했다. M87 블랙홀은 지난 2019년 사건지평선망원경으로 인류가 처음 관측한 블랙홀이다.

천문학자들은 블랙홀로부터 방출되는 제트 형성에 자기장이 깊게 관여할 것이라 추측하고 있다. 그동안 제트의 자기장 강도는 제트의 밀도가 높은 블랙홀 근처에서만 제한적으로 추정할 수 있었는데 이번에 처음 블랙홀로부터 멀리 떨어진 제트의 자기장 강도를 추정했다.

M87에서 뿜어져 나온 제트의 복사냉각 분포도.(자료=한국천문연구원)

연구에는 천문연 한국우주전파관측망과 일본국립천문대의 일본우주전파관측망이 공동으로 운영하는 7개의 전파망원경으로 구성된 한일공동 우주전파관측망을 활용했다.

연구팀은 제트가 방출되는 과정에서 제트 내의 플라즈마가 냉각되는 싱크로트론 복사냉각 현상을 분석해 자기장 강도를 추정했다. 복사냉각은 자기장 강도의 제곱에 반비례하기 때문에 서로 다른 주파수대(22GHz, 43GHz)에서 관측한 복사냉각 분포를 분석해 자기장 강도를 추정했다.

블랙홀로부터 약 2~10광년 떨어진 거리에서 제트의 자기장 강도를 0.3에서 1가우스로 추정했다. M87 제트의 자기장이 블랙홀 중심부에서부터 약 10광년의 거리까지 방출되는 동안 다른 외부 요인으로 크게 소실되지 않았음을 의미한다.

노현욱 천문연 박사는 “초대질량블랙홀 중심부에서 멀리 떨어진 제트의 자기장 강도를 파악했다”며 “제트 자기장의 전반적인 분포를 파악하고 기존 제트 이론 연구와 비교해 제트 형성 기작을 검증해나가겠다”고 했다.

연구 결과는 ‘천문학·천체물리학(Astronomy & Astrophysics)’에 지난 5월 24일자에 게재됐다.