셰청
【정견망】
NGC 3115 은하 중심의 X선 영상. (사진 출처: NASA/CXC/Univ. of Alabama/K.Wong et al)
천문학 온라인(Astronomy Online)의 2011년 8월 1일 보도에 따르면, 찬드라 X선 우주망원경이 최초로 한 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀로 뜨거운 가스가 끌려 들어가는 모습을 X선 파장대로 선명하게 촬영하는 데 성공했다.
이번 연구를 이끌고 7월 20일 자 《천체물리학 저널 레터(The Astrophysical Journal Letters)》에 논문을 발표한 앨라배마 대학교의 왕자화(王嘉華) 박사는 “거대 블랙홀에 가스가 끌려 들어가는 이토록 명확한 증거를 찾아내 매우 흥분된다”고 소감을 밝혔다.
허먼 본디(Hermann Bondi)와 레이먼드 리틀턴(Raymond Lyttleton)의 기존 연구에 따르면, 블랙홀 주변에는 ‘본디 반경(Bondi Radius)’이라 불리는 임계점이 존재한다. 이 범위 안으로 들어온 가스는 주로 블랙홀의 중력 영향을 받게 된다. 가스가 이 한계를 통과할 때는 압축되면서 더 뜨거워지고 밝아져 측정이 가능해진다.
이번 찬드라의 데이터에서는 이처럼 밝아지는 신호가 확실하게 확인되었는데, 이는 블랙홀로부터 약 700광년 떨어진 지점부터 가스 온도가 상승하기 시작했음을 암시한다. 이를 바탕으로 계산하면 이 블랙홀의 질량은 태양의 약 20억 배에 달하는 것으로 추정된다. 이 블랙홀은 지구에서 약 3,200만 광년 떨어진 ‘방추상 은하(Spindle Galaxy)’로도 불리는 ‘NGC 3115’ 은하의 중심에 위치하고 있으며, 이 정도 크기를 가진 대형 블랙홀 중 지구에서 가장 가깝다.
새로운 데이터는 블랙홀이 어떻게 성장하는지, 그리고 물질이 블랙홀 주변에서 어떻게 행동하는지라는 천체물리학의 두 가지 핵심 의문을 이해하는 데 큰 도움이 될 것으로 보인다. 왕 박사는 “찬드라는 인접한 천체 연구를 통해 블랙홀이 물질을 포착하는 메커니즘을 이해할 수 있는 독보적인 기회를 제공했다”고 덧붙였다.
찬드라가 관측한 가스의 밀도를 바탕으로 몇 가지 이론적 가정을 더해 추산한 결과, 매년 태양 질량의 약 2%에 달하는 가스(약 40×1024톤)가 블랙홀로 흡수되고 있는 것으로 나타났다.
그러나 방추상 은하의 중심부 자체는 천문학계에 또 다른 의문점을 던지고 있다. 에너지가 복사로 전환된다는 기존 이론이 맞다면, NGC 3115의 밝기는 이론적 예측치보다 무려 100만 배나 더 어두운 상태다.
이번 연구의 공동 저자인 앨라배마 대학교의 지미 어윈(Jimmy Irwin) 박사는 “천체물리학의 가장 큰 수수께끼는 이처럼 막대한 양의 ‘연료’가 주입되고 있음에도 불구하고, 거대 블랙홀 주변이 어떻게 이렇게 어두운 상태를 유지할 수 있는가 하는 점이다. 이 블랙홀은 바로 그 의문의 전형적인 사례”라고 지적했다.
따라서 에너지가 빛으로 전환되는 효율에 관한 기존 이론이 틀렸거나, 혹은 본디 반경 안으로 들어간 물질이 전부 블랙홀 내부로 빨려 들어가는 것은 아니라는 해석이 가능하다. 이 수수께끼를 해결하는 것은 향후의 관측에 달려 있지만, 어쩌면 현대 과학이 가진 기존 틀과 고정관념을 깨뜨리는 돌파구가 먼저 필요할지도 모른다.
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/76925