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'건초더미서 바늘 찾기'…대마젤란운서 '잠자는' 블랙홀 첫 확인

송고시간2022-07-19 15:03

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우리 은하 옆 대마젤란은하(LMC)에서 주변 천체와 작용이 없는 '잠자는' 항성급 블랙홀이 처음으로 발견돼 학계에 보고됐다.

네덜란드 암스테르담대학의 마리-퀴리 펠로인 토머 셰나르 박사는 지구에서 약 16만 광년 떨어진 타란툴라 성운의 쌍성계 'VFTS 243'에서 항성급 휴면 블랙홀을 발견한 결과를 '네이처 천문학'(Nature Astronomy)에 발표했다.

유럽남방천문대(ESO)와 외신 등에 따르면 셰나르 박사는 이 휴면 블랙홀을 찾아낸 것을 '건초더미에서 바늘 찾기'라고 표현했다.

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약 16만 광년 밖 쌍성계서 확인, 주변과 상호작용 없어 확인 까다로워

약 16만 광년 밖 VFTS 243 쌍성계 상상도. 오른쪽 검은 원이 블랙홀
약 16만 광년 밖 VFTS 243 쌍성계 상상도. 오른쪽 검은 원이 블랙홀

[ESO/L. Calcada 제공/ 재판매 및 DB 금지]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 우리 은하 옆 대마젤란은하(LMC)에서 주변 천체와 작용이 없는 '잠자는' 항성급 블랙홀이 처음으로 발견돼 학계에 보고됐다.

네덜란드 암스테르담대학의 마리-퀴리 펠로인 토머 셰나르 박사는 지구에서 약 16만 광년 떨어진 타란툴라 성운의 쌍성계 'VFTS 243'에서 항성급 휴면 블랙홀을 발견한 결과를 '네이처 천문학'(Nature Astronomy)에 발표했다.

유럽남방천문대(ESO)와 외신 등에 따르면 셰나르 박사는 이 휴면 블랙홀을 찾아낸 것을 '건초더미에서 바늘 찾기'라고 표현했다.

태양의 9배 질량을 가진 이 블랙홀은 태양 질량 25배에 달하는 항성과 이중성계를 이루지만 주변 물질을 빨아들이며 강력한 X선을 내뿜는 일반 블랙홀과 달리 아무런 신호를 내지 않는다.

블랙홀은 주변 천체에 미치는 영향을 통해 확인하는데 그런 신호가 없었다는 것이다.

연구진은 VFTS 243에 남은 별도 궁극에는 블랙홀이 돼 현재 있는 블랙홀과 합체될 것으로 전망했다.

블랙홀은 중력 영향이 미치는 주변의 가스와 먼지, 별 등 거의 모든 물질을 게걸스럽게 빨아들이는데, 동반성이 멀리 있을 때는 빨아들일 물질이 없어 X선을 내뿜지 않는 휴면 블랙홀이 되는 것으로 알려져 있다.

이런 휴면 블랙홀은 상대적으로 많은 것으로 여겨지지만 주변과 상호작용을 거의 하지 않다 보니 찾아내기가 무척 어렵다. 건초더미에서 바늘 찾기라는 표현도 이런 어려움을 반영한 것이다.

휴면 블랙홀은 이전에도 발견했다는 보고는 많았지만, 나중에 확인하는 과정에서 사실이 아닌 것으로 드러났다.

셰나르 박사가 이끄는 연구팀도 휴면 블랙홀의 진위를 판별하는 감별사 역할을 해왔는데, 결국 스스로 휴면 블랙홀을 찾아냈다.

그는 "지난 몇 년간 잠재적 블랙홀이 실제 블랙홀이 아니라는 점을 드러낸 연구자로서 이번 발견에 대해서도 처음에는 극도로 회의적이었다"고 했다.

논문 공동 저자인 '하버드-스미스소니언 천체물리학센터'의 카림 엘-바드리 박사도 "셰나르 박사로부터 처음 재확인을 요청받았을 때 의구심이 있었지만 블랙홀 이외에 다른 가능한 설명을 찾을 수 없었다"면서 "이는 천문학자들이 수십 년 노력한 끝에 발견한 첫 번째 천체"라고 했다.

대마젤란은하 내 타란툴라 성운
대마젤란은하 내 타란툴라 성운

[ESO 제공/ 재판매 및 DB 금지]

연구팀은 칠레에 설치된 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)을 이용해 6년에 걸쳐 타란툴라 성운의 1천 개 가까운 대형 별을 분석한 끝에 휴면 블랙홀의 존재를 확인했다.

은하 중심에 있는 초대질량블랙홀과 달리 항성급 블랙홀은 대형 별이 진화 마지막 단계에서 초신성으로 폭발하며 형성하는데, VFTS 243의 블랙홀은 태양질량의 20배에 달하는 대형별이 대부분의 물질을 날려 보내고 폭발 없이 붕괴해 형성된 것으로 분석됐다.

동반 별과의 궤도가 거의 완벽한 원의 형태를 유지하고 있는 것이 폭발이 없었다는 증거로 제시됐다.

초신성 폭발이 일어났다면 폭발력으로 인해 신생 블랙홀을 한쪽으로 쏠리게 해 타원궤도를 만들었을 텐데 그렇지 않다는 것이다.

eomns@yna.co.kr

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