우리 은하 중심 블랙홀이 2만 년간 바람을 내뿜고 있었다

우리 은하 중심에서 궁수자리 A*로 불리는 블랙홀이 길이 약 3광년의 원뿔 모양 가스 공동을 파냈다. 이 모양은 바람의 지문, 즉 블랙홀에서 꾸준히 흘러 나가는 물질의 흐름이 남긴 자국이며, 노스웨스턴대 천문학자들은 이 바람이 적어도 2만 년 동안 불어왔다고 추정한다.

이번 발견은 천체물리학자들을 50년간 괴롭혀 온 공백을 메운다. 물질을 활발히 빨아들이는 블랙홀은 그 일부를 다시 바깥으로 밀어내야 한다고 이론은 오래전부터 말해 왔다. 떨어져 들어가는 그 많은 가스의 에너지가 어딘가로는 가야 하기 때문이다. 멀리 있는 탐욕스러운 블랙홀 주위에서는 그런 바람이 뚜렷이 보인다. 그러나 느리고 조용히 먹는 우리 블랙홀 주위에서는 그 신호가 묻혀 있었다.

“블랙홀이 완전한 진공 속에 있지 않은 이상, 어떤 식으로든 바람을 불 수밖에 없다”고 연구를 이끈 마크 고르스키는 말한다. 문제는 바람이 존재하느냐가 아니라, 누군가 그것을 볼 수 있느냐였다.

붐비는 은하 중심에서 희미한 구조를 끌어내기 위해, 연구진은 차가운 가스를 지도로 그리는 알마(ALMA) 망원경, 즉 칠레 안데스 고지대에 늘어선 전파 안테나 망의 5년치 관측을 겹쳐 쌓았다. 궁수자리 A* 주변 분자 가스를 담은 영상은 이전 그 어떤 것보다 약 100배 깊고 80배 선명하다. 그 안에서 폭 약 45도의 원뿔형 공동이 블랙홀에서 바깥으로 열리며 쓸려 나간 가스를 드러낸다. 같은 빈 공간이 궤도를 도는 다른 관측소의 보관 X선 자료에서도 나타나, 단일 장비의 변덕이 아니라 무언가가 실제로 가스를 밀어내고 있다는 주장을 뒷받침했다.

바람 자체는 부드럽다. 가장 활발한 블랙홀이 내뿜는, 은하를 다시 빚어낼 만한 폭풍이 아니다. 연구진은 그것을 폭풍이라기보다 산들바람에 가깝다고 묘사한다. 이 온순함은 그것을 찾는 데 그토록 오래 걸린 이유의 일부이자, 그것이 중요한 이유이기도 하다. 조용하고 덜 먹는 블랙홀조차 주위 모든 것에 흔적을 남긴다는 것을 보여 주기 때문이다.

신중함은 필요하다. 이 공동은 움직이는 물질의 직접 측정이 아니라 가스가 어떻게 분포하는지와 그것을 가장 잘 설명하는 기하에서 추론한 것이며, 은하 중심은 하늘에서 가장 읽기 어려운 영역 중 하나다. 오래된 충격파나 과거 폭발의 잔재 같은 다른 설명은 자료가 더 쌓이면서 여전히 배제해 나가야 한다. 지금으로서는 저자들이 전파 영상과 X선 영상이 일치한다는 점에 기대어 바람이 가장 단순한 해석이라고 주장한다.

이 결과가 버텨 준다면, 천문학자들은 보통 수백만 광년 너머에서 연구하는 과정을 가까운 실험실에서 다룰 수 있게 된다. 궁수자리 A*는 지구에서 약 2만 6000광년 떨어져 있어, 다른 어떤 은하도 허락하지 않는 정밀함으로 살펴볼 만큼 가깝다.

연구 결과는 The Astrophysical Journal Letters에 실렸다. 연구진은 같은 안테나 망으로 이 영역을 계속 관측할 계획이며, 이번에는 바람의 속도를 직접 재고, 그것이 은하의 나머지에 녹아들기 전까지 얼마나 멀리 퍼지는지를 추적하려 한다.

태그: 천문학