새로운 연구에 따르면 우리 은하에 별이 동반되지 않는 “고독한 블랙홀”이 존재한다는 사실이 밝혀졌으며, 이는 블랙홀과 우주에 대한 천문학계의 오랜 이해를 뒤집는 발견이다. 이 이미지는 블랙홀로 기사와는 관련이 없다. (ESA/AFP 경유 게티 이미지)
【정견뉴스】
천문학자들은 일반적으로 블랙홀은 별들로 둘러싸여 있다고 믿어왔지만 최근 우리 은하에서 다른 별을 동반되지 않는 “고독한 블랙홀”을 발견했다. 이 발견은 그들을 당혹스럽게 할 뿐만 아니라 블랙홀과 우주에 대한 천문학계의 오랜 이해를 뒤집을 수 있을 것으로 기대된다.
이전까지 과학자들은 발견된 모든 블랙홀에는 적어도 하나의 동반성(쌍성계에서 보통 질량이 큰 별이 블랙홀로 진화한 후 질량이 작은 다른 별이 동반성이 된다)이 있음을 관찰해왔다. 동반성을 지닌 블랙홀은 동반별이 방출하는 빛에 변화를 통해 천문학자들이 쉽게 발견할 수 있는 반면, 동반성이 없는 블랙홀은 발견하기가 아주 어렵다.
과학자들의 이론적인 추정에 따르면 우리 은하에 존재하는 수천억 개의 별 중에 약 1억 개에 달하는 블랙홀이 숨어 있을 수 있다고 한다. 하지만 현재 과학기술로는 이러한 블랙홀은 이들을 제대로 관측할 수 없는데 왜냐하면 블랙홀이 큰 별과 나란히 정렬될 가능성이 매우 적기 때문이다.
이번에 우주망원경과학연구소(STScl), 세인트앤드루스대학 외계행성과학센터, 유럽남방천문대(ESO)가 협력해 영국에서 세계 최초로 관측된 암흑 천체 ‘OGLE-2011′(OGLE-BLG-0462/BLG-0462)이 블랙홀로 확인되었다. 다시 말해 예전에 관측된 암흑 천체 ‘OGLE-2011-BLG-0462/MOA-2011-BLG-191’이 동반성이 없는 ‘고독한 블랙홀’로 확인된 것이다.
이 연구 결과는 지난 4월 11일 천체물리학 저널에 게재되었으며, 지난 몇 년 동안 연구팀 전체가 이 블랙홀의 정체와 확인 과정을 자세히 설명하고 있다. 또한 블랙홀 형성 이론에 미치는 잠재적 영향에 대해서도 다루고 있다.
연구팀은 이 천체가 먼 별 앞을 지날 때 처음 발견했으며, 강력한 중력이 우주 렌즈 역할을 해서 순간적으로 시공간을 왜곡하고 별빛을 증폭시켜 짧은 시간 동안 우주에서 그것의 위치를 변화(겉보기 위치 이동)시켰다.
이들은 2022년 연구 보고에서 2011년부터 2017년까지 허블 우주망원경 데이터를 통해 지구에서 약 5,000광년 떨어진 궁수자리 캔틸레버(카리나-궁수자리)를 통과하는 ‘어두운 물체’가 발견되었고 주위에 무려 270일 동안 중력렌즈 효과를 일으켰다고 지적했다.
중력 렌즈 효과란 배경 광원의 빛이 블랙홀, 은하, 은하단의 강한 중력장의 영향을 받아 마치 렌즈를 통과한 것처럼 빛이 휘어지는 현상(섭동 효과)을 말한다. 과학자들은 이 효과를 사용해 이전에 우리 은하에서 20개 이상의 블랙홀과 다른 은하에서 100개 이상의 잠재적 블랙홀을 발견했다.
당시 연구팀은 처음에 이것을 고독한 블랙홀이라고 보았지만 다른 연구팀들은 고독한 블랙홀을 인정하지 않고 “중성자 별”로 생각했다.
이를 확인하기 위해 연구팀은 2021년과 2022년에 허블 망원경과 행성 사냥꾼인 가이아 우주 탐사선으로부터 얻은 데이터를 사용하여 물체의 질량을 더 정확히 계산다. 그 결과 중성자별의 질량 범위를 훨씬 뛰어넘는 태양의 7배 질량이고 그 어떤 광원(光源)도 관측할 수 없다는 것이 밝혀졌다.
연구진은 마침내 자신들이 발견한 어두운 천체가 중성자별이 아니라 동반성이 없는 ‘고독한 블랙홀’이란 결론을 내렸다. 연구진은 또한 이 고독한 블랙홀이 주변 별에 비해 초당 약 51킬로미터(시속 약 183,600킬로미터)의 속도로 움직인다는 사실을 발견했다.
연구팀의 카일라시 사후에 따르면, 이번 계산의 오차는 0.8 태양 질량으로 이전 계산 불확실성의 절반 수준이다. 또한 원래 블랙홀 존재에 의문을 제기했던 다른 연구팀도 2023년에 이 물체의 질량이 태양의 약 6배로 블랙홀 가설과 더 일치한다는 사실을 발견해 보고서를 수정했다.
연구팀은 이번 연구를 통해 ‘고독한 블랙홀’의 존재를 처음으로 확인했다. 연구팀은 2027년에 발사될 낸시 그레이스 로마 우주망원경을 이용해 고독한 블랙홀의 사례를 더 찾아낼 계획이다.
영국 세인트 앤드류스 대학 외계행성과학센터의 마틴 도미닉 박사는 ‘데일리메일’에 “아인슈타인의 이론이 재확인되었습니다. 블랙홀이 자신을 숨길 수는 있지만 중력을 숨길 수는 없습니다. 때문에 우리는 블랙홀의 강력한 중력으로 빛이 휘고 배경에 있던 별빛이 갑자기 밝아지는 것을 관찰할 수 있었습니다.”라고 말했다.
이 연구의 주요 저자 중 한 명인 우주망원경과학연구소의 천문학자 카일라시 C. 사후는 사이언스 뉴스에 지금까지 이런 종류의 발견은 이번이 유일하다고 말했다.
원문위치: https://www.epochtimes.com/b5/25/4/25/n14491893.html