우주 이야기 419 - 소형 망원경으로 블랙홀 관측하기

(An international research team reports that the activity of black holes can be observed as visible light during outbursts, and that flickering light emerging from gases surrounding black holes is a direct indicator of this. The team's results, published in Nature, indicate that optical rays and not just X-rays provide reliable observational data for black hole activity. Credit: Eiri Ono/Kyoto University )

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 밤하늘에서 블랙홀을 육안으로 확인할 방법은 없습니다. 물론 거대한 대형 망원경으로도 쉽지 않은 일이죠. 그런데 20cm 구경의 아마추어 천체 망원경으로 블랙홀을 관측할 수 있다면 어떨까요?

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 일반적으로 블랙홀이라고하면 모든 것을 흡수하는 검은 천체의 이미지가 강합니다. 실제로 우주에 단독으로 존재하는 블랙홀이라면 이 말은 사실입니다. 이런 블랙홀이 있다면 사실 우리는 관측할 방법이 별로 없습니다.

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 그래서인지는 알수 없지만, 지금까지 발견된 블랙홀은 이렇게 단독으로 존재하는 블랙홀이 아니라 동반성을 거느리고 있거나 혹은 은하 중심에 있는 블랙홀입니다. 이 블랙홀이 주변에서 물질을 흡수하면 블랙홀 주변에는 토성의 고리 같은 원반인 강착 원반이 형성되며 여기에 보통 수직 방향으로 물질이 분출하는 제트가 발생합니다. 따라서 사실 블랙홀은 아주 밝은 천체입니다.

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 그렇기는 해도 블랙홀인 대부분 지구에서 매우 멀리 떨어져 있을 뿐 아니라 주변의 가스와 먼지로 인해 잘 보이지 않기 때문에 대개는 X선이나 감마선 같은 아주 높은 파장의 에너지 영역에서 관측하는 것이 일반적입니다. 섭씨 1000만도에서 나오는 강력한 X선 파장은 블랙홀 주변이 아니라면 쉽게 볼 수 없기 때문이죠.

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 그런데 교토 대학과 JAXA, 일본 이화학 연구소(RIKEN)의 과학자들은 지구에서 가장 가까운 블랙홀 가운데 하나인 V404 Cygni에서 가시광 영역의 파장이 나오는 것을 발견했습니다. 이 블랙홀은 앞서 소개드린데로 2015년에 갑자기 밝아졌는데, ( http://blog.naver.com/jjy0501/220533298115  참조) 사실은 X선 영역 이외에 가사광 영역에서도 밝아졌던 것입니다.

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 연구팀은 이 밝기 변화가 정확히 가장 안쪽의 강착 원반의 X선 밝기 변화와 연관성이 있다는 것을 밝혀냈습니다. 그리고 이 밝기는 20cm 구경의 광학 망원경으로도 확인할 수 있는 수준이었습니다. 항상 관측이 가능한 건 아니지만 블랙홀에서 나오는 빛을 확인할 수 있다는 것은 놀라운 사실입니다.

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 이번 연구에서는 블랙홀의 밝기 변화가 생각보다 짧은 주기로 일어난다는 사실이 밝혀졌습니다. 블랙홀의 주변 구조에 대한 연구는 아직도 모르는 것이 많기 때문에 왜 그런지에 대해서는 더 많은 후속 연구가 필요할 것입니다.

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 아무튼 블랙홀을 이런식으로 볼 수도 있다는 것 자체로 놀라운 일인 것 같습니다.

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 참고

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​Mariko Kimura et al. Repetitive patterns in rapid optical variations in the nearby black-hole binary V404 Cygni, Nature (2016). DOI: 10.1038/nature16452

http://phys.org/news/2016-01-black-holes-naked-eye.html#jCp