수천 광년 떨어진 곳에 부유 블랙홀이?

거대한 천체가 붕괴되어 형성된다고 생각되는 블랙홀은 은하수 전체에 수억 개 존재해야 하지만 블랙홀은 빛을 발하지 않기 때문에 고립된 위치에 존재하는 것으로 관찰할 수 없다. 복수 연구팀이 중력 마이크로 렌즈법(gravitational microlensing method)이라고 불리는 관측법으로 직접 관측할 수 없는 단독으로 존재하는 부유 블랙홀(free-floating black hole)을 지구로부터 수천 광년 떨어진 은하에서 발견할 가능성을 보고했다.

주위 물질이 흡입될 때 발하는 엑스선을 검출하는 것으로 관측할 수 있지만 주위 별 등이 없는 부유 블랙홀은 관측하기 위한 빛도 블랙홀의 강한 중력에 빠져 버리기 때문에 관측이 어려워지고 있다. 캘리포니아대학 버클리 연구팀은 천체의 강한 중력장에 의해 빛이 왜곡되어 있을 때 더 먼 별이 밝아지는 현상을 이용해 중력 마이크로 렌즈법으로 부유 블랙홀 관측을 실시했다.

중력 마이크로 렌즈법에 의한 관찰에선 우주 망원경으로 10년에 걸쳐 특정 항성을 계속 관찰해 겉으로 보이는 위치가 블랙홀이 없다고 가정했을 경우 보이는 위치보다 극히 조금 어긋난 것으로부터 지구와 항성 사이에 직접 관측할 수 없는 대질량 천체가 있다는 걸 발견할 수 있다.

연구팀은 중력 마이크로 렌즈법을 통해 태양계가 위치한 은하 중심에 있는 초대 질량 블랙홀 첫 관측에 성공했다. 은하에는 주위 천체로부터 고립된 부유 블랙홀이 발견되는 건 처음으로 앞으로 더 많은 블랙홀을 발견해 은하 내에 있는 거친 블랙홀 수를 특정하기를 기대하고 있다.

볼티모어 우주망원경 과학연구소 연구팀은 같은 중력 마이크로 렌즈법을 통한 관측 데이터로부터 동일한 부유 블랙홀을 발견하고 있다. 하지만 연구팀은 여기에서 발견한 천체는 태양 7배 크기인 블랙홀이라고 결론을 내리는 한편 버클리 연구팀은 추정 질량을 태양 2∼4배인 블랙홀이 아닌 중성자성 가능성도 있다고 밝히고 있다. 블랙홀이든 중성자든 은하를 방황하는 다른 별과 짝을 이루지 않은 외로운 항성의 어두운 잔해로는 처음 발견됐다고 할 수 있다.

은하에 존재하는 항성 잔해 수를 파악할 수 있다면 별이 어떻게 진화하고 어떻게 죽는지를 이해하는데 도움이 되며 블랙홀 중 어떤 게 원시 것인지를 분명히 할 수 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.