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EHT 국제연구팀, M87 블랙홀 편광 관측 …물질유입·방출 과정 밝혀

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  • 2021.03.24 23:02
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블랙홀 가장자리 고리의 강력한 자기장 포착
천문연, 블랙홀 편광 영상 획득에 기여

EHT 국제 공동연구팀이 공개한 M87 은하 중심에 있는 초대질량블랙홀의 편광영상. 나선형의 밝은 선들은 M87 블랙홀 주변의 자기장과 연관되어 있는 편광의 방향을 보여준다.(제공:천문연)© 뉴스1
EHT 국제 공동연구팀이 공개한 M87 은하 중심에 있는 초대질량블랙홀의 편광영상. 나선형의 밝은 선들은 M87 블랙홀 주변의 자기장과 연관되어 있는 편광의 방향을 보여준다.(제공:천문연)© 뉴스1
(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 최초의 블랙홀 영상을 공개한 EHT(Event Horizon Telescope) 국제 공동연구팀이 M87 은하 중심에 있는 초대질량블랙홀의 편광(특정한 방향으로만 진동하며 나아가는 빛) 관측영상도 공개했다.

천문학자들이 블랙홀의 가장자리에서 강한 자기장의 증거인 편광을 관측할 수 있었던 것은 이번이 처음이다. 이 관측은 5500만 광년 떨어진 M87 은하가 중심부 핵에서 고에너지 제트를 어떻게 내뿜을 수 있지를 설명하는 중요한 열쇠다.

24일 한국천문연구원에 따르면 블랙홀은 주변에서 물질을 끌어들이는 한편 막대한 에너지를 방출한다.

하지만, 블랙홀 주변의 물질유입과 방출의 기작이 무엇인지, 그리고 M87 같은 거대 타원은하의 중심에서 어떻게 은하 크기보다 더 큰 제트가 발생할 수 있는지는 이제껏 밝혀지지 않았다.

한국을 비롯한 전 세계 65개 기관 300명 이상의 연구자들이 참여하는 EHT 연구팀은 2019년 4월10일 처녀자리은하단에 속한 M87 중심부의 블랙홀 이미지를 최초로 공개했다. 이는 중앙 영역이 어두운 밝은 고리 모양의 구조, 즉 블랙홀의 그림자를 보여줬다.

이후 연구팀은 M87에 대한 지속적인 관측과 분석을 수행한 결과, 이번에 M87 블랙홀 주변의 빛이 상당 부분이 편광돼 있다는 점을 발견했다.

편광관측은 블랙홀 바로 바깥에서 물질의 유입량을 확인할 수 있는 하나의 방법이다. 이번 편광관측 영상을 통해 M87 블랙홀의 가장자리 빛의 고리가 강하게 자기화돼 있음을 명확하게 볼 수 있다.

연구팀은 이 편광관측 영상을 분석한 결과, 블랙홀 주변에 예상보다 훨씬 강한 자기장이 존재함을 알아냈다. 자기장 구조를 통해 블랙홀 바로 바깥에서 물질의 유입과 방출이 일어나는 영역을 최초로 상세히 확인할 수 있다.

EHT 이론연구그룹 연구책임자인 미국 콜로라도 볼더 대학교 제이슨 덱스터 교수는 “이번 영상을 통해 M87 블랙홀 주변부의 강력한 자기장이 어떻게 초대질량 블랙홀과 제트의 형성에 기여하는지에 대한 새로운 가설을 제시할 수 있다”고 강조했다.

이어“M87 블랙홀 주변의 뜨거운 가스 일부는 가장자리의 강한 자기장의 압력으로 블랙홀 중심의 강한 중력에너지를 이기고 밖으로 밀려 멀리 제트의 형태로 날아간다”라며 “나머지 일부는 자기장에 끌려 사건의 지평선으로 나선운동하며 떨어진다”고 설명했다.

대만 타이페이 천체물리연구원 박종호 박사는 “향후 EHT 관측이 블랙홀 주변의 자기장 구조를 더 정확하게 드러내고 블랙홀 주변 물질의 특성에 대해 더 많은 것을 알려줄 것을 기대한다”고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 천체물리학 저널 회보 24일자에 두편의 논문으로 게재됐다.

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