기본 콘텐츠로 건너뛰기

우주 이야기 349 - 블랙홀의 메아리


 블랙홀은 빛조차도 빠져나올 수 없는 검은 구멍으로 인식되지만, 사실 매우 강력한 에너지를 방출할 수도 있습니다. 블랙홀이 강력한 중력으로 물질을 흡수할 때 블랙홀 주변으로 강착 원반을 형성하면서 고온으로 가열되기 때문이죠. 하지만 가장 강력한 에너지는 블랙홀의 사상의 지평선 아래로 들어가지 못한 물질들이 빠져나오는 제트(jet)에서 나오게 됩니다. 엄청난 고온으로 가열된 제트는 X선 같이 고에너지 파장에서 큰 에너지를 방출합니다.

 지난 6월 15일부터 나사의 X선 관측 위성인 스위프트(Swift)는 지구에서 7800광년 정도 떨어진 위치에 있는 블랙홀 V404 Cygni에서 방출되는 강력한 X선을 관측했습니다. 이후 이를 분석한 영국 레스터 대학의 앤드류 비어드모어(Andrew Beardmore at the University of Leicester, U.K)와 그의 팀은 이 블랙홀이 내놓는 X선의 에코(echo, 메아리)를 확인했습니다.

(블랙홀의 에코. 각각의 색상은 X선의 에너지를 의미. 800-1500eV는 붉은색, 1500-2500eV는 녹색, 2500-5000eV는 청색. Rings of X-ray light centered on V404 Cygni, a binary system containing an erupting black hole (dot at center), were imaged by the X-ray Telescope aboard NASA's Swift satellite from June 30 to July 4. A narrow gap splits the middle ring in two. Color indicates the energy of the X-rays, with red representing the lowest (800 to 1,500 electron volts, eV), green for medium (1,500 to 2,500 eV), and the most energetic (2,500 to 5,000 eV) shown in blue. For comparison, visible light has energies ranging from about 2 to 3 eV. The dark lines running diagonally through the image are artifacts of the imaging system.
Credits: Andrew Beardmore (Univ. of Leicester) and NASA/Swift )
 

(달과의 크기 비교.  The Swift X-ray image of V404 Cygni covers a patch of the sky equal to about half the apparent diameter of the full moon. This image shows the rings as they appeared on June 30.
Credits: NASA's Scientific Visualization Studio (left), Andrew Beardmore (Univ. of Leicester); NASA/Swift (right))
 
 
 이 블랙홀은 대략 태양의 12배 정도 되는 질량을 가지고 있으며 태양 같은 항성과 6.5일을 주기로 공전하고 있습니다. 가끔씩 동반성에서 물질이 흡수되면 이 블랙홀에서 대규모의 에너지 방출이 발생하게 됩니다. 이 때 이 에너지들은 주변의 먼지에 반사되어 일종의 에코를 형성하게 됩니다. 산에서 울리는 메아리처럼 시간차를 두고 퍼져나가게 되는 것이죠. 이 거대한 X선의 동심원은 영어식으로 표현하면 황소눈(Bull's eye)이나 과녁(target)모양 같이 생겼습니다.
 
 
 이 거대한 메아리는 실제 눈에 보인다면 달 지름의 1/3에 달하는 큰 크기라고 합니다. 다만 육안으로는 절대 볼 수 없는 파장의 X선이라 스위프트같은 X선 관측 위성의 도움으로 알 수 있는 것이죠. 이렇게 먼지로 산란된 X선 링(dust-scattered X-ray ring)은 과학자들에게 블랙홀 자체보다 그 주변 환경이 이해하는 데 더 큰 도움을 줍니다. 왜냐하면 주변의 성간 먼지에 대한 정보를 제공하기 때문이죠.
 
 
 블랙홀은 검은 구멍이라는 이미지가 강하지만, 실제로는 다양한 파장대에 걸쳐서 여러 가지 에너지를 분출하는 천체이기도 합니다. 이름과는 반대지만, 이것 역시 자연이 인간에게 알려주는 재미있는 역설 가운데 하나일 것입니다.
 
 
 참고
 
 
 
          

댓글

이 블로그의 인기 게시물

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...

이빨이 다시 진화한 개구리

  ( CT scans of Gastrotheca guentheri skulls revealed what appeared to be identical rows of teeth on both the upper and lower jaws, which researchers later confirmed through dissection. Credit: Florida Museum/Daniel Paluh )  개구리는 2억년 전 진화 과정에서 이빨을 잃어버리고 큰 턱과 혀를 이용해 곤충 같은 작은 먹이를 잡아 먹는 방향으로 진화했습니다. 파충류나 포유류 같은 다른 사지류와의 경쟁에서 밀려 양서류가 쇠퇴하고 멸종하던 시기에도 개구리는 여전히 생존할 수 있었던 비결입니다.   이빨이 없는 덕분에 큰 혀를 발사하기 편해졌을지는 모르지만, 이빨이 없으면 종종 불편할 때가 있습니다. 씹는 대신 삼키기 때문에 음식을 씹을 수 없다는 점은 문제되지 않지만, 필사적으로 달아나려는 먹이를 잡기 힘들기 때문입니다. 이런 이유 때문에 일부 개구리는 이빨 같이 보이는 엄니 (fang)을 지니고 있으나 이는 사라진 이빨이 다시 난 것이 아니라 다른 부분이 진화한 것입니다.   이는 돌로의 법칙 ( Dollo's Law )으로 알려져 있습니다. 진화 과정에서 퇴화한 부분이 다시 생겨나지 않으며 대신 필요하면 다른 부분이 진화해 그 역할을 대신한다는 것입니다. 예를 들어 아가미가 사라진 사지 동물은 다시 물에 들어온다고 해도 아가미가 다시 생기진 않습니다. 대신 고래처럼 폐가 커져서 그 기능을 대신하게 됩니다.   하지만 모든 법칙엔 예외가 있기 마련입니다. 남미에서 발견된 멸종 위기 개구리 중 하나인 구엔터 유대류 개구리 ( Gastrotheca guentheri, Guenther's marsupial frog, dentate marsupial frog)는 완전한 형태의 이빨을 지니고 있습니다. 참고로 유대류 개구리라는 명칭은...