우주 이야기 1382 - 블랙홀의 자기장과 제트를 관측한 EHT

(Radio image of the galaxy 3C 84 showing the black hole jet in the centre at different spatial scales (denoted by the horizontal bar below each image), with the EHT image on the right exhibiting the most details. Credit: Georgios Filippos Paraschos (MPIfR))

국내 연구진에 포함된 국제 과학자팀이 사건 지평선 망원경 (Event Horizon Telescope, 이하 EHT)을 이용해 가까운 전파 은하 중심 블랙홀에서 자기장과 제트를 상세히 관측했습니다.

블랙홀은 빛조차 탈출할 수 없는 검은 구멍이지만, 역설적으로 우주에서 가장 밝은 천체이기도 합니다. 블랙홀의 강한 중력에 이끌린 물질들이 비좁은 사상의 지평면 안으로 모두 빨려들어가는 대신 초고온의 제트 형태로 방출되기 때문입니다.

과학자들은 강력한 아광속 제트의 원인이 강력한 자기장 때문이라고 생각해왔지만, 블랙홀까지의 거리는 멀고 제트가 발생하는 블랙홀 주변 지역은 좁아 관측를 통해 이를 연구하는 데 어려움을 겪었습니다. 하지만 지구 크기 전파 망원경인 EHT는 이 한계를 극복하고 블랙홀 주변의 자기장과 제트를 관측하는데 성공했습니다.

독일 막스 플랑크 전파 천문학 연구소 (Max Planck Institute for Radio Astronomy)가 이끄는 국제 과학자팀은 지구에서 비교적 가까운 전파 은하인 3C 84를 EHT를 통해 관측했습니다. 페르세우스 A (Perseus A)로 불리는 이 은하 중심 블랙홀은 사실 2억 3천만 광년이나 떨어져 있습니다. 하지만 강력한 제트를 뿜어내고 있기 때문에 오래 전부터 다양한 전파 망원경의 관측 목표가 되었습니다.

EHT는 과거 VLBA 같은 전파 망원경으로 2.3광년 범위까지 봤던 부분을 0.06 광년까지 분해능을 높여 자세히 관측했습니다. 그 결과 매우 잘 정돈된 강력한 자기장을 시사하는 선형 편광 (linear polarization) 현상을 발견할 수 있었습니다. 이 연구에 참가한 경북대의 김재영 교수 (Jae-Young Kim, associate professor for astrophysics at Kyungpook National University (Daegu, South Korea))는 EHT의 강력한 성능으로 두꺼운 가스와 먼지를 뚫고 선형 편광 현상을 관측할 수 있었다고 설명했습니다.

앞서 소개한 것처럼 EHT는 계속해서 새로운 전파 망원경을 추가해 성능을 높이고 있습니다. 최근에는 우리 나라도 여기에 참여했습니다. 앞으로 이를 이용한 국내 연구자들의 연구 성과들을 기대해 봅니다.

참고

https://phys.org/news/2024-02-magnetic-black-hole-jets-perseus.html

G. F. Paraschos et al, Ordered magnetic fields around the 3C 84 central black hole, Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202348308

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