‘중간질량 블랙홀’ 첫 확인…태양 질량 142배

태양 질량의 142배에 달하는 거대한 블랙홀이 중력파 관측을 통해 처음으로 확인됐다. 수수께끼로 남아있는 은하 중심의 초대질량블랙홀(SMBH) 형성을 이해할 수 있는 단서를 제공해 줄 것으로 기대되고 있다. [막스플랑크 중력물리연구소]

태양 질량의 142배에 달하는 거대한 블랙홀이 중력파 관측을 통해 처음으로 확인됐다. 수수께끼로 남아있는 은하 중심의 초대질량블랙홀(SMBH) 형성을 이해할 수 있는 단서를 제공해 줄 것으로 기대되고 있다.

프랑스 국립과학연구센터(CNRS)와 독일 막스플랑크 중력물리연구소, 미국 매사추세츠공과대학(MIT) 등 국제공동연구팀은 첨단 중력파 검출 장비인 ‘라이고’(LIGO·레이저간섭중력파관측소)와 버고(Virgo)가 지난해 5월 21일 포착한 중력파 ‘GW190521′에 대한 연구 결과를 이같이 밝혔다. 연구 결과는 천체물리학 분야 국제학술지인 ‘천체물리학저널레터스’와 ‘피직스리뷰레터스’ 2일자에 각각 실렸다.

연구팀은 이 블랙홀이 각각 태양의 85배와 65배에 달하는 질량을 가진 두 블랙홀이 합쳐져 생성된 것으로, 중력파가 포착된 블랙홀 중에서는 가장 큰 것이라고 밝혔다. 중력파는 질량이 있는 물체가 속도가 변하는 운동을 할 때 우주에 퍼지는 시공간의 움직임이다.

두 블랙홀이 충돌해 새로운 블랙홀을 형성하면서 중력파를 생성하는 것은 이미 지난 2015년에도 포착된 바 있어 새로운 현상은 아니다. 하지만 태양 질량의 100~10만배에 달하는 ‘중간 질량 블랙홀’의 존재를 입증하는 첫 사례라는 점에서 더 큰 관심이 쏠리고 있다. 중간 질량 블랙홀은 별의 붕괴로 형성되는 항성 블랙홀보다는 크고 태양 질량의 수십만에서 수십억배에 달하는 SMBH보다는 훨씬 작은데, 간접적인 증거로만 존재를 추정해 왔다. 중간 질량 블랙홀이 반복 합체하면서 SMBH를 형성한다는 시나리오가 제시되고 있어 이에 대한 검증이 이뤄질 수도 있다는 기대감이 나온다.

중간 질량 블랙홀을 만들어낸 원래의 두 블랙홀 자체도 그 크기에서 예사롭지 않다. 현재의 항성진화 물리 이론으로는 항성이 진화의 마지막 단계에서 중력 붕괴로 폭발할 때 태양 질량의 60~120배에 달하는 블랙홀은 만들 수 없는 것으로 돼 있다. 이 범위에서는 초신성 폭발이 너무 강력해 별이 산산이 부서지면서 먼지와 가스만 남는다는 것이다. 하지만 중간 질량 블랙홀을 형성한 두 블랙홀의 질량은 각각 태양의 65배와 85배로 모두 이 범주에 속해 있다.

연구팀은 이 블랙홀들이 충돌해 중간 질량 블랙홀을 만들기에 앞서 더 작은 블랙홀이 충돌해 형성됐을 가능성이 있다고 봤다.

onlinenews@heraldcorp.com

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