더 선명한 블랙홀 컬러 이미지 공개됐다

사상 처음으로 블랙홀 이미지를 포착하고 이전에 M87 및 궁수자리 A 같은 블랙홀을 촬영한 이벤트 호라이즌 망원경(EHT) 팀이 새로운 주파수를 사용한 관측으로 이전보다 더 고해상도이면서 다채로운 이미지를 공개했다.

EHT 팀은 8월 27일 학술지(The Astronomical Journal)에 게재된 논문에서 345GHz 주파수 빛을 이용한 초장기선 전파간섭계(VLBI) 시험 관측에 대해 보고했다.

연구팀에 따르면 새로운 주파수 데이터를 기존의 주파수 데이터와 결합해 해상도가 50% 향상될 뿐 아니라 블랙홀 외곽 영역에 대한 다채로운 이미지도 생성할 수 있게 됐다고 한다.

M87에 있는 거대질량 블랙홀(M87)을 86GHz(빨강), 230GHz(녹색), 345GHz(파랑) 주파수로 관측한 시뮬레이션 이미지에서 VLBI 기술이 0.87mm 파장에 해당하는 345GHz 주파수에서 사용된 건 이번이 처음이다.

연구팀은 흑백 사진에서 컬러 사진으로 전환할 때 세부 사항이 폭발적으로 증가하는 걸 상상해 보면 이 발전이 얼마나 혁신적인 것인지 알 수 있다며 이 새로운 색각을 통해 블랙홀에 물질을 공급하거나 강력한 제트를 방출하는 고온 가스와 자기장을 아인슈타인이 제시한 중력 영향과 구별할 수 있게 된다고 설명했다.

이전에 공개된 M87와 궁수자리 A 이미지는 지구 각지에 있는 전파망원경에서 얻은 방대한 관측 데이터를 통합해 가상의 지구 크기만 한 거대 전파망원경을 만드는 방식으로 실현됐다.

그럼에도 불구하고 촬영된 블랙홀 윤곽은 여전히 흐릿했고 더 높은 해상도를 달성하기 위해서는 전파망원경 크기를 키우거나 더 높은 주파수로 관측을 수행할 필요가 있었다.

가상 전파망원경을 더 크게 만드는 건 쉬운 일이 아니기 때문에 남은 선택지는 주파수를 올리는 것이지만 0.87mm 파장은 1.3mm 파장보다 대기 중 수증기에 더 쉽게 흡수되어 지표에 도달하기 전에 약해질 수 있다.

이번에 EHT 팀은 전파망원경 감도를 높이는 동시에 대기 중 수증기 영향을 보정하는 기술을 개발하고 좋은 날씨를 인내심 있게 기다려 이 문제를 극복했다.

이로 인해 얻어진 새로운 관측 결과는 지구에서 달 표면에 있는 병뚜껑을 관측하는 것과 같은 수준 해상도를 달성한 것이며 이를 통해 이전보다 더 작고 어둡고 먼 거대질량 블랙홀을 관측할 수 있게 됐다. 이 기술을 통해 앞으로는 블랙홀을 둘러싼 사건의 지평선(이벤트 호라이즌)을 더 높은 정확도로 재현한 영상도 볼 수 있게 될 것이다.

연구팀은 EHT의 345GHz 관측 성공은 과학적으로 중요한 이정표라며 해상도 한계에 도전해 블랙홀 촬영에서 전례 없는 명확성을 달성하고 지상 관측에 기반한 천체물리학 연구에서 새로운 더 높은 기준을 세우고 있다고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.