블랙홀은 팽이처럼 흔들거리며 회전한다

한국 등 참여한 국제 공동연구 결과 사상 첫 관측 성공한 M87 블랙홀서 11년 주기의 제트 세차운동 밝혀내

11년 주기의 제트 세차운동 밝혀내 세차운동 중인 기울어진 부착원반 모델을 설명하는 이미지. 중심부 블랙홀의 회전축은 수직 방향으로 고정되어 있다고 가정한다. 블랙홀과 부착원반 사이의 회전축이 나란하지 않은 경우 부착원반과 제트의 세차운동이 일어난다. 천문연 제공 천문학자들이 블랙홀이 일정한 주기로 팽이처럼 축이 흔들거리며 회전한다는 사실을 밝혀냈다. 블랙홀이란 핵융합 연료를 소진한 거대한 별이 마지막에 중력붕괴하면서 만들어지는 초고밀도 천체로, 강력한 중력의 힘으로 빛조차 빠져나오지 못하게 가둬두기 때문에 눈에 보이지 않는다. 대신 주변지대를 지나가는 빛을 휘게 만들기 때문에 이 빛을 통해 블랙홀의 윤곽, 즉 ‘블랙홀 그림자’를 관측할 수 있다. 한국천문연구원을 포함한 국제 공동 연구진은 처녀자리은하단 중심부의 거대은하 M87의 초대질량블랙홀이 내뿜는 제트의 세차운동 주기를 밝혀내 28일 국제 학술지 ‘네이처’에 발표했다. 제트는 기체, 액체 같은 물질의 빠른 흐름을 말한다.

연구진은 지난 23년간 얻은 M87 블랙홀의 초장기선 전파간섭계 데이터 분석과 함께 슈퍼컴퓨터를 활용해 시뮬레이션한 결과, 블랙홀의 회전축이 부착원반의 회전축과 나란하지 않아 제트의 세차운동이 발생하고 있다는 사실을 밝혀냈다. 연구진은 세차운동은 M87 블랙홀이 실제로 회전하고 있다는 확실한 증거라고 밝혔다. 세차운동이란 회전하는 천체의 회전축이 원을 그리며 움직이는 현상을 말한다. 팽이가 회전하는 방식이 세차운동의 한 사례다. 연구진은 또 M87 초대질량블랙홀의 세차운동이 11년을 주기로 일어난다는 것도 알아냈다. 블랙홀의 세차운동 관측에 참여한 동아시아우주전파관측망의 전파망원경. 천문연 제공 16개의 한중일 전파관측망이 큰 역할 이번 연구에는 한국천문연구원의 한국우주전파관측망이 동아시아우주전파관측망의 일원으로 대부분의 관측에 참여했다. 세종시의 22m 전파망원경도 일부 관측에 참여했다.

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