(The strong stellar wind from the supergiant star pushes the jets launched by the black hole away from the star. This causes the jet direction to vary as the black hole and the supergiant star move around their orbit. Credit: International Center for Radio Astronomy Research (ICRAR))
백조자리 X-1 (Cygnus X-1)는 최초로 발견된 블랙홀로 태양 질량의 21배 정도 되는 블랙홀과 지구 - 태양 거리의 1/5 정도되는 가까운 거리에서 공전하는 동반성과 쌍성계를 이루고 있습니다. 지구에서 7,000광년 정도 떨어져 있지만, 동반성에사 많은 물질을 흡수면서 강력한 X선을 뿜어내기 때문에 상대적으로 최근인 1964년 포착된 것입니다.
물론 이후에도 과학자들은 백조자리 X-1을 상세히 관측했습니다. 지구에서 가까운 항성 질량 블랙홀로 관측이 용이하기 때문입니다. 커틴 전파천문학 연구소(CIRA)와 국제 전파천문학 연구센터(ICRAR)의 커틴 지부는 옥스퍼드 대학교 등 여러 기관의 연구자들과 힘을 합쳐 백조자리 X-1의 제트를 자세히 분석했습니다.
연구 당시 CIRA에서 근무했고 현재 옥스퍼드 대학교에 재직 중인 스티브 프라부 박사 (Dr. Steve Prabu)와 동료들은 지구 전역에 있는 전파 망원경을 이용해 백조자리 X-1에서 방출하는 제트의 속도와 질량에 대한 더 정확한 값을 얻어냈습니다.
블랙홀로 빨려들어가는 물질은 모두 흡수되지 못하고 강력한 자기장애 의해 초고속 제트로 방출됩니다. 이 제트는 엄청난 속도 때문에 뜨겁게 가열되어 X선 영역에서 밝게 빛납니다. 연구팀에 따르면백조자리 X-1의 제트 에너지는 태양 1만 개의 에너지와 맞먹는 수준이며 제트의 속도는 광속의 절반인 초속 15만km에 달합니다.
물론 블랙홀의 제트는 지구에서 자세히 관측하기에는 너무 멀리 떨어져 있기 때문에 그냥은 직접 형태나 속도를 측정할 수 없습니다. 과학자들은 서로 멀리 떨어진 여러 대의 망원경을 연결하여 블랙홀이 궤도를 따라 움직일 때 블랙홀 제트가 별의 항성풍에 의해 흔들리는 모습을 관측해 이를 간접적으로 알아 냈습니다. 이는 마치 지구의 강한 바람이 분수대의 물을 휘몰아치는 것과 유사합니다.
연구팀은 항성풍의 세기를 파악하고 제트 기류가 얼마나 휘어지는지 측정함으로써 제트 기류의 순간적인 위력을 처음으로 측정할 수 있었습니다. 그 결과 속도는 물론 더 중요한 질문에도 답을 찾을 수 있게 됐습니다. 그것은 물질이 블랙홀로 떨어지면서 방출되는 에너지의 약 10%가 제트에 의해 운반된다는 것입니다.
과학자들은 블랙홀의 질량이 태양의 10배이든 1000만 배이든 간에 주변의 물리적 현상은 비슷하다고 보고 있습니다. 이번 연구는 블랙홀의 제트의 구조와 속도, 에너지 등 중요한 내용을 밝혔다는 점에서 의의가 있습니다. 그리고 매우 가까운 거리에서 동반성을 공전하면서 방출하는 제트의 모습이 마치 춤을 추는 것 같다고 해서 춤추는 제트 (Dancing jet)이라고 명명했는데, 아마도 이런 사례들이 더 많이 밝혀질 것으로 예상됩니다.
참고
https://phys.org/news/2026-04-jets-black-hole-reveal-immense.html
A jet bent by a stellar wind in the black hole X-ray binary Cygnus X-1, Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-026-02828-3
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