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 마침내 우리 은하수 중심의 블랙홀 이미지를 얻어내다 

천문학자들은 5월 12일 마침내 우리 은하 중심에 있는 초거대질량 블랙홀의 이미지를 얻어냈다고 발표했습니다. 

투손에 있는 애리조나 대학의 천체물리학자 Feryal Özel은 이번 연구 결과를 발표하는 기자 회견에서 "이 사진은 블랙홀의 그림자에 대한 확실한 신호인 어둠을 둘러싼 밝은 고리를 보여줍니다."라고 말했습니다.

궁수자리 A*로 알려진 블랙홀은 주변을 둘러싸고 있는 빛나는 물질 사이에서 희미한 실루엣으로 우리에게 보여집니다. 이 이미지는 블랙홀을 바로 둘러싸고 있는 격렬하게 뒤틀린 영역을 보여주고 있으며 이 발견은 또한 천체물리학 저널 레터스( Astrophysical Journal Letters )의 6개 연구에서 5월 12일에 발표되었습니다 .


EHT(이벤트 호라이즌 망원경:Event Horizon Telescope)으로 알려진 행성 전체에 걸친 전파 망원경 네트워크가 함께 작업하여 우리 은하수속에 감춰진 거인의 모습을 만들었습니다. 3년 전 같은 팀이 최초로 초거대질량 블랙홀의 이미지를 공개했었는데 그때의 블랙홀은 지구에서 약 5,500만 광년 떨어진 은하 M87의 중심에 위치하고 있었습니다.

이번에 이미지를 얻어낸 궁수자리 A* 또는 줄여서 Sgr A*는 "인류의 블랙홀"이라고 암스테르담 대학의 천체물리학자이자 EHT 협력의 일원인 Sera Markoff가 말했을정도로 우리에게 가장 가까우며( 27,000광년 거리), 또한 지구에서 가장 가까운 만큼 지금까지 가장 많이 연구된 초대질량 블랙홀입니다. 

위 영상의 초음파는 이벤트 호라이즌 망원경의 초거대 블랙홀 궁수자리 A* 이미지를 소리로 변환한 것으로. 초음파 처리는 블랙홀 이미지를 중심으로 시계 방향으로 돌아가는데 블랙홀에 가까운 물질은 멀리 있는 물질보다 빠르게 공전합니다. 여기에서 더 빠르게 움직이는 물질은 더 높은 주파수로 들리며 매우 낮은 톤은 블랙홀의 주요 링 외부에 있는 물질을 나타냅니다. 이미지에서 볼륨이 클수록 더 밝게 나타납니다.

현재 이 블랙홀(Sgr A*)은 우리 은하 중심에 있는 거대한 별에서 나온 뜨거운 물질을 잡아 먹고 있는 상태에며 중력에 의해 Sgr A* 쪽으로 끌어당겨진 이 가스들은 강착 원반이라고 하는 디스크 형태로 블랙홀 주변을 빠른 속도로 돌고 있습니다.  강착 원반은 기체가 엄청나게 강한 자기장 내에서 움직일 때 작용이 일어나는 곳으로 알려져 있습니다.

대부분의 초대질량 블랙홀과 마찬가지로 이 블랙홀 역시 조용하고 희미한 상태이며 주변 강착 원반의 물질들 중에서 소량만을 집어 삼키고 있습니다. 반면에 이전에 이미지를 얻어냈던 M87 은하의 초거대 블랙홀은 근처의 물질을 대량으로 포식하며 거대하고 강력한 제트를 뿜어내는 괴수와 같은 블랙홀입니다.

과학자들은 블랙홀을 둘러싸고 있는 뜨거운 가스의 난류를 탐색하기 위해 궁수자리 A*의 방대한 컴퓨터 시뮬레이션 라이브러리를 만들었습니다. 그 빠른 흐름으로 인해 링의 모양이 몇 분 단위로 밝기가 변하게 됩니다. 과학자들은 블랙홀의 진정한 특성을 더 잘 이해하기 위해 이 시뮬레이션을 새로 발표된 블랙홀 관측과 비교했습니다.

다른 망원경의 "다파장" 데이터는 이미지를 조립하는 데 있어 매우 중요했습니다. 암스테르담 대학의 이론가인 Gibwa Musoke는 "이러한 것들을 동시에 모두 함께 살펴봄으로써 완전한 그림을 그릴 수 있습니다."라고 말했습니다. Sgr A*의 변동성, 지속적으로 끓어오르는 현상은 분석을 복잡하게 만들었는데, 그 이유는 블랙홀이 단 몇 분의 시간 척도로 변하기 때문에 연구원들이 영상을 찍을 때마다 변했기 때문입니다.

스페인 그라나다에 있는 Instituto de Astrofísica de Andalucía의 천문학자 José L. Gómez는 결과를 발표하는 기자 회견에서 "우리가 했던 작업은 밤에 달리는 아이의 선명한 사진을 찍으려는 것과 같았습니다."라고 말했습니다. 반면에 이전의 M87 은하의 초거대 블랙홀은 몇 주에 걸쳐 변경되었기 때문에 분석하기가 더 쉬웠습니다.

이번의 EHT 관측은 또한 Sgr A*의 질량이 우리 태양 질량의 400만배임을 확인시켜주었으며 이 블랙홀이 우리 태양계 중심에 위치하게 된다면 이 블랙혹의 그림자는 수성의 궤도 근처에 있게 됩니다.

연구원들은 또한 일반 상대성 이론을 테스트에 적용하기 위해 Sgr A*의 이미지를 사용했으며 그 결과 그림자의 크기는 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 예측과 일치했습니다. 

과학자들은 이전에 Sgr A*에 매우 가깝게 공전하는 별의 운동을 추적하여 일반 상대성 이론을 테스트 한 적이 있는데 이 작업은 물체가 진정한 블랙홀임을 확인하는 데 도움이 되었습니다.이 발견으로 연구원인 Andrea Ghez와 Reinhard Genzel은 2020년 노벨 물리학상을 공동 수상했습니다.

일리노이 대학교 어바나 샴페인(University of Illinois Urbana-Champaign)의 물리학자인 Nicolas Yunes는 "궁수자리 A*의 관찰이 그 물체가 실제로 블랙홀이라는 더 많은 증거이며, 우리 은하에 있는 블랙홀의 첫 번째 이미지를 갖게 된 것은 정말 흥분되는 일입니다. 그것은 마치 우주 비행사가 달에서 지구를 찍은 초기 사진처럼 상상력을 불러일으킨다" 라고 말했습니다.

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