[아하! 우주] 지구서 가장 가까운 ‘한 쌍의 블랙홀’ 발견…“결국 합쳐질 것”

지구로부터 가장 가까운 거리에서 두 개의 블랙홀이 짝을 이뤄 공전하는 ‘블랙홀 쌍성’이 발견됐다.

프랑스 스트라스부르대 등 국제연구진은 지구로부터 약 8900만 광년 떨어진 물병자리 속 은하(NGC 7727)의 중심에서 블랙홀 쌍성을 발견했다고 밝혔다. 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)으로 관측한 블랙홀 쌍성은 이전에 발견된 어떤 블랙홀 쌍성보다 지구에 가깝고 서로 거리마저 가깝다. 연구진은 두 블랙홀 사이 거리가 1600광년밖에 되지 않는다고 밝히면서 언젠가는 결국 하나의 초거대 블랙홀로 합쳐질 것이라고 설명했다. 연구진은 블랙홀 쌍성의 각 중력이 주변 별의 움직임에 어떤 영향을 주는지를 관찰해 각각의 질량을 분석했다.

그 결과, 큰 블랙홀은 태양의 약 1억 5400만 배에 가까운 질량을 갖고 있으며, 짝을 이루는 동반 블랙홀의 질량은 태양의 약 630만 배인 것으로 나타났다.

연구진은 “거대한 블랙홀 한쌍의 질량을 계산한 사례는 이번이 처음”이라고 밝히면서 “블랙홀이 비교적 지구와 가까웠고 초거대망원경과 허블 우주망원경를 통해 얻은 관측 데이터도 비교적 자세해 이같은 성과를 낼 수 있었다”고 설명했다. 천문학계에서 해당 은하 속에 블랙홀 쌍성이 존재할 것이라고 예측은 했지만 실체를 확인 한 것은 처음이다. 

연구 주저자이자 스트라스부르대 수석연구원인 카리나 보겔 박사는 “이번 연구는 비슷한 형태의 블랙홀이 더 많이 존재할 수 있다는 점을 시사한다”면서 “이른바 작은 우주라고 할 수 있는 거대질량 블랙홀 쌍성의 모든 개수를 최대 30%까지 늘릴 수 있을 것”이라고 설명했다.

10년 뒤 칠레 아타카마 사막에 건설 중인 새로운 극대망원경(ELT)이 완공되면 더 많은 블랙홀 쌍성이 발견될 것으로 보인다.

ESO의 천문학자 슈테펜 미스케 박사는 “거대질량 블랙홀 쌍성의 발견은 이제 시작에 불과하다. ELT에 하모니(HARMONI) 관측기기를 장착하면 지금보다 훨씬 먼 거리에 있는 블랙홀도 찾아 낼 수 있다”면서 “ESO의 ELT는 이런 천체를 이해하는 데 꼭 필요하다”고 설명했다. ESO는 1962년 국가간 천문학 연구기관으로, 현재 유럽 16개 회원국이 재정 지원 및 관리를 한다.

연구 성과는 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr