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우주 이야기 1594 - 초거대 질량 블랙홀의 태풍의 눈

 


(An artist’s rendition of the immediate vicinity around the supermassive black hole known as M87*. However, the roiling, superhot gases around these black holes extend much further than seen in this visualization. Two new studies give us new insight into the regions around these black holes and how they influence their surrounding galaxies. Credit: S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF))

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(Kinematic maps of the hot gas in the Perseus cluster. a,b, Velocity dispersion (a) and bulk velocity (b) maps are overlaid on the Chandra X-ray residual image (gray). The maps show azimuthal variations in the inner approximately 30-kpc region and radial variations in narrow bins outside this region. Scale bars, 3′ (66 kpc). Credit: Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-025-10017-x)

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우리 은하를 비롯한 대부분의 은하의 중심부에는 초거대질량 블랙홀 (supermassive blackhole)이 자리잡고 있습니다. 초거대질량 블랙홀은 은하 중심에서 막대한 물질을 흡수하면서 성장하지만, 동시에 강력한 자기장의 영향으로 아광속으로 물질을 뿜어냅니다. 이를 블랙홀의 제트라고 하는데, 많은 물질을 흡수하는 블랙홀일수록 강력한 제트를 방출해 수천 광년에 이르는 빛 기둥을 볼 수 있습니다.

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하지만 이런 강력한 제트를 분출하는 은하 중심 초거대 질량 블랙홀 주변 환경은 여전히 베일에 가려 있습니다. 좁은 공간에 에너지가 엄청나게 분출되고 있어 관측이 어렵고 대부분 멀리 떨어져 있기 때문입니다. 이를 극복하기 위해 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)는 NASA 및 유럽 우주국(ESA)과 함께 2023년에 XRISM 위성

(X-ray Imaging and Spectroscopy Mission)을 발사했습니다.

(XRISM)

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XRISM의 주요 관측 목표 중 하나는 바로 가장 거대한 블랙홀 중 하나인 M87입니다. M87은 태양 질량의 65억 배에 달하는 초거대 질량 블랙홀로 3000광년에 달하는 거대한 제트를 내뿜고 있습니다. 거대한 크기 때문에 EHT에 의해 첫 번째로 이미지를 얻은 블랙홀이기도 합니다.

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시카고 대학의 대학원생인 애니 하인리히 (Annie Heinrich, UChicago graduate student)와 동료들은 XRISM 관측 결과를 분석해 M87의 초대형 블랙홀이 주변 가스에 미치는 영향을 조사했습니다. 과거에도 이를 연구하긴 했지만, 정지한 상태의 사진을 찍는 수준에 불과했다면 최신 도플러 관측 기술을 탑재한 XRISM은 가스의 움직임을 파악하는 것은 물론 높은 해상도로 안에서 대체 무슨 일이 일어나고 있는지를 알아낼 수 있습니다.

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연구 결과 초거대 블랙홀은 마치 태풍의 눈 내부에 앉아 있는 것 같은 형태로 주변에 불어닫치는 가스 폭풍의 중심에 있었습니다. (개념도 참조) XRISM 덕분에 과학자들은 블랙홀과 주변 가스의 동적인 모습을 처음으로 이해할 수 있게 됐습니다.

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동시에 XRISM은 M87이 포함된 처녀자리 은하단과 페르세우스 성단의 가스 흐름도 분석했습니다. 그리고 여기서 블랙홀이 별 생성을 막는 이유를 추가로 분석할 수 있었습니다. XRISM 데이터는 블랙홀이 만든 난류 에너지가 열로 변환되기에 충분하며, 이 열이 가스를 식지 않게 만들어 별이 만들어지는 원료(차가운 가스)가 생기는 것을 막고 있음을 보여주었습니다.

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2023년 발사된 XRISM의 연구는 이제가 본격적인 시작이라고 할 수 있습니다. 앞으로 많은 연구 성과를 계속해서 보여줄 것으로 기대합니다.

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참고

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Annie Heinrich et al, Disentangling multiple gas kinematic drivers in the Perseus galaxy cluster, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-025-10017-x

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Preprint: Hannah McCall et al, A XRISM/Resolve view of the dynamics in the hot gaseous atmosphere of M87, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2512.06596

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Journal information: Astrophysical Journal , Nature , arXiv

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https://phys.org/news/2026-02-supermassive-black-holes-eye-storms.html

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