우주 이야기 1124 - 숨어 있는 떠돌이 블랙홀을 찾아낼 로만 우주 망원경

 (How microlensing around a black hole would work. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)

 TESS를 이어 수많은 외계 행성을 찾아낼 나사의 로만 우주망원경 (Nancy Grace Roman Space Telescope)은 선배인 케플러나 TESS처럼 외계 행성 탐사 이외에 다른 여러 가지 목적으로 활용될 수 있습니다. 과학자들이 기대를 걸고 있는 연구 분야 중 하나는 숨어 있는 항성 질량 블랙홀을 찾아내는 것입니다. 

 로만 우주 망원경: https://blog.naver.com/jjy0501/222296947940

 태양보다 훨씬 무거운 별이 초신성 폭발로 죽은 후 남기는 항성 질량 블랙홀은 빨아들이는 물질이 없는 경우 진짜 우주의 검은 구멍이기 때문에 그 존재를 알아내기가 매우 어렵습니다. 동반성도 이미 죽고 사라진 항성 질량 블랙홀을 관측할 수 있는 거의 유일한 방법은 마이크로 중력 렌즈입니다. 멀리 있는 별 빛이 블랙홀 주변을 지나면서 휘어져 렌즈처럼 확대되어 보이거나 혹은 여러 개로 보이는 현상을 관측하면 블랙홀의 존재를 알아낼 수 있습니다. 

(How to use gravitational lensing to detect black holes. Credit: NASA)

 

 로만 우주망원경은 전세대 행성 사냥꾼과는 비교되지 않을 만큼 강력한 성능을 지니고 있습니다. 일단 주경 자체가 2.4m로 허블 우주 망원경과 맞먹을 정도로 크고 최신 2.88억 화소 이미지 센서는 한 번에 허블 우주 망원경보다 100배나 많은 데이터를 확보할 수 있습니다. 따라서 최대 25000광년 떨어진 외계 행성 10만 개를 포착할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있습니다. 

 앞서 설명한 것처럼 로만 우주 망원경은 아주 미세한 별의 밝기 변화를 지속적으로 관측하는 만큼 마이크로 중력 렌즈 효과를 찾는데도 제격입니다. 따라서 케플러나 TESS와 달리 모항성 앞을 지나지 않는 외계 행성도 포착할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 그런데 이 이야기는 보이지 않는 천체 - 블랙홀이나 떠돌이 외계 행성 등 - 를 찾는데도 유용하게 쓰일 수 있다는 이야기입니다. 

 현재까지 확인된 우리 은하의 항성 질량 블랙홀은 20개 정도에 지나지 않습니다. 과학자들은 우리 은하에만 최대 1억 개의 항성 질량 블랙홀이 있을지 모른다고 보고 있습니다. 로만 우주 망원경을 이용하면 물질을 흡수하지 않고 숨어 있는 항성 질량 블랙홀을 확인해 실제 숫자를 가늠할 수 있을 것입니다. 

 로만 우주망원경은 2025년 경 발사 예정입니다. 어떤 결과를 보여줄지 기대됩니다. 

 참고 

https://phys.org/news/2021-04-roman-space-telescope-rogue-black.html