우리 은하 중심에 있는 ‘초대질량 블랙홀(supermassive black hole)’ 이미지가 처음으로 포착됐다. 이 이미지를 통해 천문학자들은 블랙홀이 주변과 상호작용하는 방식에 관한 귀중한 통찰을 얻을 수 있게 되었다.

‘궁수자리 A*(Sagittarius A*)’라고 불리는 이 블랙홀의 이미지를 포착한 것은 ‘사건지평선망원경(Event Horizon Telescope, 이하 ‘EHT’)’ 프로젝트 연구팀으로, 이들은 2019년에 M87(Messier 87) 은하 중심에 있는 블랙홀 이미지를 최초로 포착했던 국제협력 연구팀이다. 지난번 이미지와 마찬가지로 이번 이미지를 보면 블랙홀 자체는 완전히 어둡지만 블랙홀의 중력으로 인해 뒤틀린 가스가 밝은 빛을 내며 고리 모양으로 블랙홀을 둘러싸고 있다.

이번 블랙홀 이미지는 전 지구에 걸친 여덟 곳의 전파천문대를 연결하여 구성된 ‘지구 크기’의 가상 망원경 EHT에 의해 포착할 수 있었다. 연구팀은 이 가상 망원경으로 며칠 밤에 걸쳐 여러 시간 동안 데이터를 수집했다.

새로운 블랙홀 이미지는 지난 2019년에 발표됐던 M87 블랙홀 이미지와 비슷하게 느껴질 수도 있다. 그러나 두 블랙홀의 질량과 블랙홀이 위치한 은하의 종류에는 큰 차이가 있다. 궁수자리 A 블랙홀은 비교적 작은 규모의 나선은하인 우리은하 중심에 위치해 있으며 이 블랙홀보다 질량이 1,500배 이상 큰 M87 블랙홀은 거대한 타원은하 중심에 위치해 있다. 연구원들은 연구를 통해 궁수자리 A 블랙홀이 강력한 플라스마 제트를 방출하는 M87 블랙홀보다 훨씬 느린 속도로 가스를 빨아들이고 있다는 점을 알아낼 수 있었다.

궁수자리 A 블랙홀은 M87 블랙홀보다 지구에서 훨씬 가까운 곳에 있지만 이미지를 포착하기는 상당히 어려웠다. 이는 블랙홀 주변을 둘러싼 가스의 변화 때문이었다. 며칠에서 몇 주에 걸쳐 거대한 M87 블랙홀 주위를 공전하는 가스와 비교해서 궁수자리 A 블랙홀을 둘러싼 가스는 몇 분 만에 공전을 마칠 정도로 빠르게 움직이면서 밝기와 패턴이 급격하게 변화한다. 연구팀은 이번 이미지 포착을 “자신의 꼬리를 쫓아서 빠르게 회전하고 있는 강아지의 모습을 정확하게 사진에 담으려고 하는 것과 비슷했다”고 설명했다. 블랙홀 이미지 포착을 위해 연구팀은 블랙홀 주변 가스의 움직임을 분석할 수 있는 새로운 도구를 개발했다.

하버드 스미스소니언 천체물리학 센터(Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics)의 NASA 아인슈타인 연구원 사라 이사운(Sara Issaoun)은 독일에 위치한 유럽남방천문대(European Southern Observatory)에서 열린 기자회견에서 “궁수자리 A 블랙홀이 도넛 크기라면 M87은 이 기자회견장에서 몇 킬로미터 떨어진 곳에 있는 뮌헨의 축구 경기장 ‘알리안츠 아레나(Allianz Arena)’ 정도의 크기일 것”이라며 이렇게 덧붙였다.

“이들의 유사성을 통해 우리는 블랙홀의 크기나 블랙홀이 위치한 환경과 상관없이 블랙홀의 중요한 측면을 확인할 수 있다. 일단 블랙홀에 가까이 접근하면 강력한 중력에 사로잡힌다는 것이다.” (by Rhiannon Williams)