태양 300억개 질량? 초대 질량 블랙홀 발견했다

영국 더럼대학 연구팀이 지금까지 알려진 것 가운데 최대급 블랙홀이라고 생각되는 천체를 발견했다고 발표했다. 이 블랙홀은 태양 300억개분 이상 질량을 갖고 있으며 지구에서 27억 광년 떨어진 은하 중심에 존재한다고 한다.

연구팀에 따르면 문제의 블랙홀은 지구에서 27억 광년 떨어진 아벨 1201(Abell 1201)이라는 은하단 중심에 존재한다. 질량은 태양보다 327억배에 달한다. 일반적인 초대 질량 블랙홀 질량은 태양보다 수백만에서 수십억 배지만 이번에 발견된 블랙홀은 이보다 훨씬 거대한 천체인 것.

블랙홀은 이 엄청난 질량으로 중심은 빛조차 빠져나갈 수 없는 중력 특이점이 되고 있다. 블랙홀 대부분은 활성 상태에 있으며 빛이나 엑스선, 기타 방사선 형태로 에너지를 방출하고 있지만 활성 상태가 아닌 블랙홀은 엑스선 등 방사선이 강력하지 않기 때문에 관측하기 상당히 어렵다.

2019년 천체 관측 사상 처음으로 촬영된 블랙홀 이미지는 초고온 플라즈마 가스가 발하는 전자파를 사용하는 것으로 촬영에 성공하고 있다. 이런 보이지 않는 블랙홀을 찾는 방법 중 하나는 중력렌즈 효과라는 현상을 찾는 것이다. 블랙홀처럼 거대한 질량을 가진 천체가 존재하면 주위 시공 자체가 왜곡되어 버리기 때문에 마치 렌즈를 통과했을 때처럼 빛이 왜곡되거나 뻗는 경우가 있다. 이 빛 왜곡을 관측해 블랙홀 존재를 확인할 수 있다.

아벨 1201 중심에 위치한 성단 은하 BCG는 지금까지 강한 중력 렌즈로 작용하고 있는 것으로 알려져 있다. BCG 오른쪽 위에 원래라면 BCG를 사이에 두고 건너편에 있는 은하단 모습이 왜곡되어 있다. 이로부터 아벨 1201 BCG에는 상당히 큰 블랙홀이 존재한다고 여겨졌지만 지금까지 상세한 건 밝혀지지 않았다.

따라서 연구팀은 지금까지 허블우주망원경으로 촬영한 아벨 1201 사진을 분석해 우주를 통과하는 빛 시뮬레이션을 컴퓨터로 수십만 회, 또 중력렌즈 특성으로부터 아벨 1201 중심에 태양 327억 배가 질량을 갖춘 초대 질량 블랙홀이 존재한다고 한다.

아벨 1201 중심에 있는 이 초대 질량 블랙홀이 갖는 사건의 지평선 직경은 1,290천문단위 이상에 이른다. 태양에서 명왕성까지의 거리가 40천문단위라는 걸 감안하면 이 블랙홀 규모가 얼마나 큰 지 알 수 있다.

연구팀은 중력렌즈 효과를 검증해 활동 상태가 아닌 블랙홀을 연구할 수 있게 됐다고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.