지구와 같은 은하 속 블랙홀 촬영했다

지구를 포함한 같은 은하 중심에 위치한 거대한 블랙홀인 궁수자리 A* 모습이 촬영됐다. 블랙홀 촬영은 2019년 M87 초대질량 블랙홀 M87* 촬영에 이어 2번째다.

블랙홀은 빛조차 탈출할 수 없을 만큼 강한 중력을 갖고 있기 때문에 일반 천체 망원경에선 모습을 잡을 수 없다. 따라서 블랙홀을 촬영하기 위해 전 세계에 설치된 전파 망원경을 연계해 지구 규모 가상 망원경을 구축하는 프로젝트인 이벤트 호라이즌 텔레스코프, EHT가 시작됐다.

EHT는 2017년 4월 블랙홀 관측을 실시해 수PB에 달하는 촬영 데이터 처리를 진행한 뒤 2019년 처녀자리 은하단 핵심에 있는 M87* 이미지를 공개했다. M87* 이미지 공개 뒤에도 EHT 프로젝트팀은 촬영 데이터 분석을 진행해 은하수 은하 궁수자리A* 가시화에 임했다. 궁수자리A*는 지구에서 2만 7,000광년 떨어져 있으며 M87*은 지구에서 5,500만 광년 떨어져 있다. 이 때문에 궁수자리A*와 M87*은 지구로부터 보자면 같은 크기로 보이지만 양쪽 블랙홀을 지구에서 같은 거리로 환산하면 M87*은 화면이 튀어나올 정도 크기가 된다. 다시 말해 이번 관측 대상이 된 궁수자리A*는 2019년 촬영한 M87*에 비하면 상당히 작다는 얘기다.

M87* 주위에선 가스가 광속에 가까운 속도로 주회하고 있다. M87*을 주회하는 가스는 일주에 며칠에서 수주일을 필요로 하지만 궁수자리A*의 경우 가스가 몇 분 만에 일주를 하기 때문에 EHT에 의한 관측 중 주회하는 가스 밝기나 모양이 눈부시게 변화해버린다. 이 때문에 M87*에 비해 이미지를 도출하는 게 훨씬 곤란했다고 한다.

연구팀은 궁수자리A* 이미지를 뽑기 위해 관측 데이터로부터 얻은 이미지 평균을 취하는 방법을 이용했다. 먼저 방대한 관측 데이터를 4개 클러스터에 통합하고 4개 클러스트를 평균화해 이미지 1장을 만들었다.

한 전문가는 이제 인류가 블랙홀 이미지 2장을 얻었지만 하나는 우주에서 존재하는 거대 블랙홀이며 그 중에서 가장 큰 부류이며 다른 하나는 가장 작은 부류라며 따라서 이런 극한 환경에서 중력이 어떻게 행동하는지 더 많은 방법으로 검증하는 게 가능하게 될 것이라며 성과 의미를 풀이했다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.