우주 이야기 404 - 은하계 중심 블랙홀의 자기장을 확인한 EHT

(In this artist's conception, the black hole at the center of our galaxy is surrounded by a hot disk of accreting material. Blue lines trace magnetic fields. The Event Horizon Telescope has measured those magnetic fields for the first time with a resolution six times the size of the event horizon (6 Schwarzschild radii). It found the fields in the disk to be disorderly, with jumbled loops and whorls resembling intertwined spaghetti. In contrast, other regions showed a much more organized pattern, possibly in the region where jets (shown by the narrow yellow streamer) would be generated. Credit: M. Weiss/CfA )​

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 과학자들은 블랙홀이 가진 한 가지 역설적 상황을 잘 알고 있습니다. 그것은 블랙홀이 실제로는 우주에서 가장 밝은 천체라는 것입니다. 그 이유 중 하나는 블랙홀에서 뿜어져나오는 거대한 입자의 흐름인 제트에 있습니다.

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 왜 블랙홀에서 제트가 발생하는지에 대해서는 아직도 100% 알지 못하고 있지만, 가장 가능성 있는 이론은 블랙홀에서 발생하는 자기장에 의한 것이라는 이론입니다. 그러나 실제로는 블랙홀이 지구에서 너무 멀리 떨어져 있을 뿐 아니라 질량에 비해 크기가 매우 작기 때문에 이를 직접 관측하는 일은 매우 어려웠습니다.

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 세계의 주요 전파 망원경들을 연결해서 하나의 거대한 전파 망원경처럼 사용하는  Event Horizon Telescope (EHT)은 이 문제를 극복할 수 있는 현재 유일한 대안입니다. 비록 가시광 영역에서 관측처럼 한눈에 알아볼 수 있는 결과를 제공하지는 못하지만, 전파 망원경 파장에서 얻은 정보를 통해 우리 은하 중심 블랙홀의 구조를 밝힐 수 있습니다.

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 EHT에 대한 이전 포스트 : ​http://blog.naver.com/jjy0501/100168238710

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 하버드-스미소니언 천체물리학 센터의 마이클 존슨(Michael Johnson of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA))과 그의 동료들은 저널 사이언스에 우리 은하 중심 블랙홀의 자기장을 관측한 결과를 발표했습니다.

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 이 관측은 1.3mm 파장에서 이뤄졌는데 참고로 우리 은하 중심 블랙홀은 25,000 광년 떨어져 있지만 이 블랙홀의 사상의 지평면(Event Horizon)은 지름이 800만 마일 (대략 1287만km)이 안되기 때문에 이를 직접 관측하는 일은 매우 어렵습니다. 다행히 블랙홀의 강력한 중력으로 인해 빛의 세기가 증폭되기 때문에 이를 관측하는 일 자체는 가능하다고 합니다.

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과학자들은 1.3mm 파장의 직선 편광(linearly polarized)을 연구해서 블랙홀 주변의 자기장을 연구했습니다. 이 직선 편광은 블랙홀 주변의 전자에 의해 발생하기 때문입니다. 그 결과 블랙홀 주변의 자기장 구조에 대해서 처음으로 밝혀낼 수 있게 되었습니다.

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 이 결과에 의하면 블랙홀 주변 자기장은 스파게티처럼 꼬여 있지만, 제트가 나오는 곳으로 생각되는 부분에서는 상당히 잘 정돈되어 있다고 합니다. 더 나아가 이 자기장이 불과 15분 간격으로 출렁이는 현상도 관찰되었는데, 블랙홀 주변 자기장이 매우 격렬한 변화를 한다는 증거일 수도 있습니다.

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 연구팀은 이를 근거로 블랙홀 주변 환경이 무엇이든지 빨아들이는 진공 청소기 같은 환경이 아니라 매우 역동적이고 복잡한 환경을 가지고 있다는 결론을 내렸습니다.

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 우리가 영화에서 흔히 보는 블랙홀의 모습은 실제와는 거리가 멀지도 모릅니다. 아마도 우주선이 은하 중심 블랙홀로 빨려들어가면 블랙홀과 마주하기도 전에 강착 원반에서 가루가 될 가능성이 높겠죠. 엄청난 고온으로 빛나는 강착 원반은 엄청난 자기장이 형성되는 공간이기도 합니다. 그리고 이 자기장에 의해 발생하는 제트는 은하의 진화에 매우 중요한 역할을 하고 있습니다.

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 참고

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​ "Resolved magnetic-field structure and variability near the event horizon of Sagittarius A*"Science, www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aac7087

http://phys.org/news/2015-12-event-horizon-telescope-reveals-magnetic.html#jCp

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