우주의 신비 블랙홀 M87 변화 관측

2017년에 블랙홀 M87을 처음으로 관측한 것은 아인슈타인의 이론을 확인하는 중요한 순간이었습니다. 최근 관측 결과에 따르면 블랙홀의 구조는 시간이 흐를수록 변하지 않지만, 밝기의 차이는 주변 환경의 영향을 받는 것으로 나타났습니다. 이러한 이론들은 과학의 발전에 따라 입증 가능해졌는데요  이에 대해 더 자세히 알아보도록 하겠습니다.

 

우주의 신비 블랙홀 M87 변화 관측

 

1. 블랙홀 제트의 회전 발견 우주전파 관측망 연구 결과

블랙홀 제트의 회전 발견 우주전파관측망 연구 결과

 

국제 공동 연구팀은 2000년부터 2022년까지 동아시아 우주전파 관측망(EAVN), 초장기선 어레이(VLBA), 한일 공동 우주전파관측망(KaVA), 동아시아 이탈리아 우주전파관측망(EATING)으로부터 M87 초대질량 블랙홀 제트의 방출 방향이 회전하는 것을 발견했습니다. 초대질량 블랙홀의 회전축이 부착 원반의 회전축과 일치하지 않아 제트의 세차운동이 나타났는데, 이는 블랙홀이 실제로 회전함을 시사합니다.

 

한국 우주전파관측망과 상관처리센터는 이 연구에 주도적으로 기여하여 M87 모니터링에서 새로운 블랙홀 현상이 발견될 것을 기대하고 있습니다. 한편, 연구의 주요 참여자들은 블랙홀의 회전 여부에 대한 의문을 해소하고 긴 기간 동안 고해상도 데이터를 분석함으로써 이번 성과를 이루었다고 언급했습니다. 

 

2. 블랙홀 관측의 새로운 지평

블랙홀 관측의 새로운 지평

 

EHT 프로젝트는 블랙홀을 직접 관측하기 위한 대단히 중요한 노력입니다. 블랙홀은 빛마저 흡수하여 직접 관측할 수 없는데, 이를 극복하기 위해 '이벤트 호라이즌 망원경'을 활용합니다. 이는 블랙홀의 안과 밖을 나누는 경계인'사건지평선'을 관측하기 위해 고해상도의 장비를 사용합니다.

 

블랙홀 주변의 원반은 블랙홀로 빨려 들어가는 물질로 인해 밝게 빛나며, 이는 블랙홀의 중력에 의해 왜곡됩니다. 블랙홀 주변의 극단적 환경에서 발생하는 이러한 현상은 일반 상대성 이론과 초대질량 블랙홀의 이해를 돕는 중요한 증거로 작용합니다. EHT 프로젝트는 지구 크기의 거대 망원경을 구성하기 위해 전 세계의 전파망원경을 연동하여 사용하며, 2020년에는 총 11대의 망원경이 참여하고 있습니다.

 

3. 국내 연구진, EHT를 통해 M87 블랙홀 변화 관측

국내 연구진, EHT를 통해 M87 블랙홀 변화 관측

 

국내 연구진은 EHT 국제 공동연구팀의 일원으로 M87 은하의 초대질량 블랙홀 그림자와 빛의 고리 구조를 재차 관측하여 블랙홀의 변화를 확인했습니다. 이번 연구 결과는 2018년의 관측 데이터를 분석하여 얻었으며, 한국천문연구원은 이를 '천체·천체물리학' 학술지 1월 호에 발표했습니다. 2019년에는 EHT 연구팀이 역사상 처음으로 블랙홀의 모습을 포착하여 공개한 바 있습니다.

 

M87 블랙홀은 태양 질양의 65억 배에 달하는 거대질량 블랙홀로, 지구에서 약 5500만 광년 떨어진 처녀자리 은하단에 위치합니다. 이번에 공개된 이미지는 2018년 관측으로부터 1년 후에 포착된 것으로, 2017년과 비교할 때 그림자와 고리 구조 크기는 일치하지만, 가장 밝은 부분의 위치에 변화가 있었습니다.

 

4. M87 연구의 중요성

M87 연구의 중요성

 

아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면 블랙홀 고리 구조의 크기는 변하지 않아야 합니다. M87 블랙홀의 질량은 거의 변하지 않는 것으로 알려져 있어, 고리의 크기는 시간이 흐름에 따라 일정해야 합니다. 하지만 고리 구조의 밝기 분포는 블랙홀 주변의 난류 등 외부 영향으로 인해 변할 수 있습니다. 최근 관측 결과는 블랙홀 고리의 크기는 변하지 않고 밝기의 분포만 변화했음을 보여줍니다. 연구팀은 2017년과 2018년 관측 영상을 비교, 분석하여 일반 상대성 이론과 M87 블랙홀의 존재를 재확인했습니다.

 

이어서 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 고리 구조의 밝기 변화를 분석하고 블랙홀 주변의 물질 유입 및 방출 과정을 밝힐 계획입니다. 연구에는 그린란드 망원경이 추가되었고, 한국우주전파관측망(KVN)도 참여하게 되었습니다. 연구팀은 KVN의 참여로 블랙홀 영상의 정확도를 높일 수 있다고 기대하고 있습니다. EHT 연구팀의 연구원은 '최초의 M87 블랙홀 이미지를 다시 한번 검증했을 뿐만 아니라 1년 동안 변하는 고리의 모습을 포착했다는 점에서 큰 의의가 있다'라고 설명했습니다.

 

5. 마무리 글

한국 우주전파관측망(KVN)의 참여를 포함한 EHT 연구팀의 노력으로, M87 블랙홀의 고리 구조와 밝기의 변화를 관측했다. 이 결과는 아인슈타인의 이론을 재확인하고 블랙홀 주변의 물질 유입 및 방출 과정을 이해하는 데 중요한 역할을 합니다. 블랙홀 영상의 정확도를 향상시키는 데 KVN의 참여는 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 이러한 우주의 신비한 현상을 밝히는 데 큰 도움이 되며, 지속적인 블랙홀 관측이 그 중요성을 보여줍니다.

 

 

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