M87 은하 중심에 있는 블랙홀의 편광 모습. 한국천문연구원 제공​

다양한 해상도의 전파망원경으로 블랙홀의 편광을 관측한 모습​

강한 중력으로 물체를 빨아들이는 천체인 ‘블랙홀’의 가장자리에 자기장이 있다는 사실이 처음으로 밝혀졌다. 이 자기장은 블랙홀이 물질을 빨아들이고 방출하는 원리를 설명해줄 것으로 보인다.

우리나라를 포함해 미국, 유럽, 일본 등 전 세계 65개 연구기관 과학자들이 참여한 ‘사건의 지평선 망원경’(EHT) 프로젝트 국제공동연구팀은 ‘은하 M87’에 있는 초대형 블랙홀의 ‘편광(한쪽 방향으로만 나아가는 빛)’을 최초로 관측하고 고해상도로 촬영하는 데 성공했다. 은하 M87은 지구에서 빛의 속도로 5500만 년 이동해야 도착할 수 있는 거리에 있는 거대한 은하다. 연구 결과는 천체물리 분야 국제학술지 ‘천체물리학저널 회보’ 24일자에 실렸다.

연구팀은 전파망원경으로 은하 M87의 중심부에 있는 블랙홀 가장자리에서 편광을 관측했다. 빛은 사방으로 나오는 성질이 있는데 보통 우주에서 자기장이 만들어질 때 편광이 발생한다. 편광은 블랙홀 가장자리에 자기장이 존재한다는 증거가 된다. 해당 자기장은 지구 자기장의 약 100배 수준으로 우주에 거대하고 강력한 자석이 존재하는 셈이다.

이 자기장은 블랙홀의 ‘제트’ 현상을 설명할 수 있는 실마리가 된다. 블랙홀은 물체를 빨아들이기도 하지만 일부 가스는 튕겨나가 우주공간으로 멀리 날아가는데, 이런 물질을 제트라고 한다. 연구팀에 따르면 블랙홀에서 일부 물질은 강력한 자기장의 힘을 받아 중력을 이기고 밖으로 밀려 제트 형태로 날아간다는 것. 제트는 우주에서 별을 탄생시키는 것으로 추측돼 이번 결과는 더 의미가 있다.

자기장의 존재와 방향은 블랙홀의 에너지 흡수와 방출 원리도 설명할 수 있다. 블랙홀의 중력과 자기장의 방향이 같은 경우 물질들이 보다 강한 힘으로 블랙홀로 빨려 들어가고 반대의 경우에는 밖으로 밀려 방출될 수 있기 때문이다.​

▶어린이동아 이채린 기자 rini1113@donga.com

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