우리은하 중심의 거대 블랙홀로부터 뻗어나오는 신비로운 실 형태 구조

 

우리 은하계의 중심에 위치한 거대한 블랙홀에서 백개 이상의 가스 실이 외부로 뻗어나가는 것이 확인되었습니다. 이 실들은 각각 5~10 광년 길이로 은하 중심을 따라 외부로 향하고 있는데요. 남아프리카의 MeerKAT 망원경이 실시한 방사선 관측을 통해 확인되었습니다.

노스웨스턴 대학의 Farhad Yusef-Zadeh 교수는 "블랙홀의 방향으로 가리키는 구조의 새로운 집단을 발견한 것에 대해 놀라웠습니다. 이러한 실들은 무작위적이지 않고 우리 블랙홀의 측류와 연관되어 있는 것으로 보입니다."라고 말했습니다.

1984년에 Farhad Yusef-Zadeh 교수는 은하수 중심에 위치한 우리 은하계의 블랙홀인 궁수자리 A* 근처에서 수직으로 매달린 거대하고 얇은 자기 실들을 발견했습니다. 그러나 모스 부호의 점과 대쉬로 이루어진 수평 실들과 같은 실이 발견된 것은 놀라웠습니다.

Yusef-Zadeh 교수는 "우리는 항상 수직 실과 그들의 기원에 대해 생각해 왔습니다. 그들이 수직인 것에 익숙했습니다. 저희는 은하의 평면을 따라 다른 실들이 존재할 수도 있다는 생각을 해본 적이 없었습니다."라고 말했습니다.

두 종류의 실은 외관적으로는 비슷하지만 실제로는 매우 다른 특징을 가지고 있으며, Yusef-Zadeh 교수는 이들이 다른 기원을 가지고 있을 것으로 의심하고 있습니다.

 

모든 필라멘트의 색상 코드 위치, 각도가 있는 은하 중심의 MeerKAT 이미지. 출처 : Farhad Yusef-Zadeh/Northwestern University

예를 들어, 수직 실은 약 150 광년 길이로 훨씬 더 크며 블랙홀로 돌아가는 특정한 방향을 가리키지 않습니다. 대신 한 쌍이나 여러 개가 모여있는 군집을 이루고 있으며 거의 무한히 많은 수의 입자들이 거의 빛의 속도로 움직이는 수직 실들이 수백 개 이상 있습니다.

반면에, 수평 실은 수백 개 정도만 발견되었으며, 그 중 일부는 블랙홀의 한 쪽에서만 발견되었습니다. 이 실들은 따뜻한 분자 가스가 방출하는 열복사에 의해 빛나는 것으로 보이며, 블랙홀로부터 방사형으로 외부로 향하고 있기 때문에 궁수자리 A*에서 직접적으로 물질이 방출되는 것을 나타낼 수 있습니다.

Yusef-Zadeh 교수는 이러한 수평 실들이 약 600만년 전에 발생한 활동으로부터 비롯된 것으로 추정하며, "이들은 몇 백만 년 전에 발생한 활동으로부터 흘러나온 물질의 상호작용의 결과일 것입니다. 이 실들은 그 주변의 물체와의 상호작용을 통해 발생한 것으로 보입니다."라고 말했습니다.

이러한 실들이 의미하는 것은 무엇일까요? 유명한 이론가 존 휠러가 제시한 털없음 정리 (No-hair theorem)는 블랙홀은 질량, 각운동량(블랙홀의 회전 운동량), 전기적인 충전만으로 정의될 수 있다고 주장합니다.

블랙홀은 특별히 강한 전기적인 충전을 가지고 있지 않기 때문에, 질량과 회전 운동량만으로 블랙홀을 정의할 수 있다는 것을 의미합니다. 궁수자리 A*에 대해서는 이미 질량이 알려져 있으며, 그 회전 운동량은 빛의 속도의 10%를 넘지 않는 것으로 알려져 있습니다.

 

궁수자리 A* 블랙홀 직접 촬영본. 출처 : EHT

 

Yusef-Zadeh 교수는 "이 실들을 연구함으로써 우리는 블랙홀의 회전 운동량과 회전 디스크의 방향에 대해 더 많은 정보를 얻을 수 있을 것입니다."라고 말했습니다. 후자는 궁수자리 A*가 가까이 다가오는 물질을 어떻게 흡수하고 있는지에 대해 더 많은 통찰력을 제공할 수 있습니다.

이 실들의 연구는 우리가 블랙홀인 궁수자리 A*와 은하수의 상호작용에 대해 더 깊이 이해할 수 있도록 도움을 줄 수 있습니다. 이는 블랙홀의 회전 속도와 먹이를 어떻게 흡수하는지 등에 대한 정보를 제공할 수 있습니다.

블랙홀은 우주의 가장 신비로운 대상 중 하나이며, 이러한 연구는 우리가 블랙홀의 성질과 작용에 대해 더 많이 알아갈 수 있도록 도움을 줄 것입니다. 앞으로의 연구를 통해 은하 중심의 더 많은 비밀과 은하수의 블랙홀과의 상호작용에 대한 이해를 더욱 발전시킬 수 있을 것입니다.