NASA 제임스 웹 망원경, EHT와 협력해 은하 중심 초거대 블랙홀 이미징

전 세계 고립된 산정상에서 과학자들은 오늘 밤이 그날이라는 소식을 기다립니다. 지상과 우주의 수십 개 망원경 간 복잡한 조율이 완료되고, 날씨가 맑으며, 기술적 문제가 해결됐습니다. 은하 중심의 초거대 블랙홀을 볼 시간입니다.

'스케줄링 수독'과 웹 망원경의 합류

천문학자들이 '스케줄링 수독'이라 부르는 이 과정은 사건 지평선 망원경(EHT) 협력의 관측 캠페인 매일 발생합니다. 곧 새로운 참여자가 합류합니다. NASA 제임스 웹 우주 망원경이 이 노력에 동참합니다. 웹의 첫 관측 슬레이트 동안 천문학자들은 웹의 적외선 이미징 파워를 사용해 우리 은하 블랙홀인 궁수자리 A*(Sgr A*)가 제시하는 독특하고 지속적인 과제들을 해결할 것입니다.

Sgr A*의 독특한 플레어 현상

2017년 EHT는 전 세계 8개 전파 망원경 시설의 결합된 이미징 파워로 초거대 블랙홀 주변 영역의 역사적 첫 이미지를 M87 은하에서 포착했습니다. Sgr A*는 더 가깝지만 M87 블랙홀보다 어둡고, 주변 물질의 독특한 깜빡임 플레어가 시간 단위로 빛 패턴을 변화시켜 천문학자들에게 과제를 줍니다.

"우리 은하 초거대 블랙홀은 이런 종류의 플레어를 가진 유일한 블랙홀로, 이 때문에 영역 이미지 포착이 매우 어렵지만, 동시에 Sgr A*를 과학적으로 더욱 흥미롭게 만듭니다."라고 노스웨스턴 대학 교수이자 웹 관측 프로그램 수석연구자인 파르하드 유세프-자데가 말했습니다.

웹 망원경의 장점

플레어는 블랙홀 주변 입자의 일시적이지만 강렬한 가속으로 훨씬 높은 에너지에 도달하고 이에 상응하는 빛 방출로 인한 것입니다. 웹으로 Sgr A*를 관측하는 큰 장점은 두 적외선 파장(F210M, F480M)에서 데이터를 동시에 연속적으로 포착할 수 있고, 달 궤도 밖 망원경 위치에서 중단 없는 시야를 확보해 플레어와 평온 주기를 관측할 수 있다는 점입니다. EHT 팀은 이 데이터를 참고해 더 깨끗한 이미지를 얻을 수 있습니다.

과학적 함의

Sgr A* 플레어의 근원이나 메커니즘은 뜨겁게 논쟁 중입니다. 플레어가 어떻게 시작되고 정점에 달하며 소멸하는지에 대한 답은 향후 블랙홀 연구뿐만 아니라 입자·플라즈마 물리학, 심지어 태양 플레어에도 광범위한 함의를 가질 수 있습니다.

블랙홀은 아인슈타인의 일반 상대성 이론 일부로 예측됐습니다. 이름은 빈 구멍을 암시하지만, 실제로는 알려진 가장 조밀하고 단단하게 압축된 물질 영역입니다. 블랙홀의 중력장은 너무 강해 주변 시공간을 휘게 하고, 너무 가까이 다가간 모든 물질과 그 물질이 방출하는 빛을 영원히 묶어둡니다. 그래서 블랙홀은 '검게' 보입니다. 망원경이 감지하는 빛은 블랙홀 자체가 아닌 주변 영역에서 온 것입니다. 과학자들은 그 빛의 궁극적 내측 가장자리를 사건 지평선이라 부르며, EHT 협력 이름이 여기에서 유래했습니다.

M87의 EHT 이미지는 아인슈타인의 블랙홀 예측이 옳았음을 직접 시각적으로 증명한 첫 사례입니다. 블랙홀은 여전히 아인슈타인 이론의 시험장이며, 과학자들은 EHT, 웹, X선 및 기타 관측소의 신중하게 예약된 다중파장 Sgr A* 관측이 일반 상대성 이론 계산의 오차 범위를 좁히거나, 현재 이해하지 못하는 새로운 물리학 영역을 가리키길 희망합니다.