[전문의칼럼] 인류 최초 블랙홀 관 봐봐요

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​, 인류 최초의 블랙 홀 관측, 그리고 천문학 관측 연구의 현재 ​ 이 4월 EHT(Event Horizon Telescope)팀은 인류가 최초로 블랙 홀이 있는 곳의 모습을 사진으로 그 다음은 성공했다고 밝혔다. 위성이 시끄럽다 블랙 홀에 관련된 영화"인터 스텔라"이 1천만 관객을 달성한 한국도 그랬다. 그런데 인류가 블랙 홀 존재의 증거를 취한 것이 40년 전의 1이다. 요즘은 블랙홀이 있음을 부인하는 사람을 찾는 게 더 어려울 것이다. 과학관에서 학생들을 만나면 가장 많은 질문을 받는 키워드에 블랙홀은 분명하게 들어온다. 누구나 아는 블랙홀의 모습을 이제야 촬영에 성공한 것이다.​

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사진:https://eventhorizontelescope.org/사진 설명:EHT팀이 2019년 4월에 발표한 거대 타원 은하 M87의 중간부의 초거대 질량 블랙 홀의 사진 그것에는 블랙 홀 촬영 전에는 블랙 홀 존재의 증거를 어떻게 알았을까. 인류에게 조 썰매 타기 그 존재를 들킨 블랙 홀은 Cygnus X-1으로 무거운 별이 죽어 만들어진 것이었다 태양보다 약 15배 무거운데, 아마 죽기 전에는 이보다 더 무거운 것이었다 이 블랙 홀의 옆에는 태양보다 약 20배 무겁다, 아직은 살아 있는 뜨거운 초거성이 블랙 홀과 함께 서로를 돌고 있다. 이 뜨거운 별이 내놓는 물질의 1부가 블랙 홀로 데리고 도우루오탈소하는 강한 X선을 인류가 관측하고 쵸소리우로 블랙 홀이 있음을 알아냈다.무거운 별이 죽어 만든 블랙홀이 무거워도 태양에 비해 겨우 수십 배 이내라면 은하 한가운데 있는 블랙홀은 태양보다 수백만 배에서 수십억 배 무거워 초거대 질량 블랙홀이라고 부른다. 가장 가까운 은하의 중앙부에도 초거대 질량 블랙홀이 있지만 은하의 중앙 방향은 성간 물질이 가려져 있어 가시광선에서는 은하의 한가운데를 볼 수 없다. UCLA 천문학자들은 가시광선보다 성간 물질의 영향을 덜 받는 적외선으로 은하 중앙부에 있는 별의 위치를 장기간 관찰해 은하 중앙부에 있는 블랙홀의 존재 증거를 찾아낼 수 있었다.

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사진:http://www.astro.ucla.edu/ghezgroup/gc/plot_central_image_20일 8_hires.png의 사진 설명:UCLA팀이 추적한 우리 은하 복팡브브랏크호ー루을 빠르게 돌고 있는 별의 궤적 ​ 이처럼 천문학자들은 인류에 익숙한 가시 광선에서 파장이 짧은 X선, γ 선이 나쁘지 않고 파장이 긴 적외선, microwave, 전파 등 다양한 파장의 빛을 전체 활용한다. 하지만 블랙 홀은 중력은 강하고 빛만 빠지고 예쁘지 않다. 여기서 천문학자들에게 어려움이 발생한다. 천체에서 한 줄기 빛을 발판으로, 그 천체를 연구하는 천문학자가 블랙홀을 연구할 수단이 없었던 우리가 블랙홀로부터 오는 빛은 관측할 수 없지만, 블랙홀로부터 한 가지 정거리 이상 떨어진 곳에서 나쁘지 않은 빛은 관측할 수 있는데, 이 경계를 사건의 지평선이라고 부른다. 블랙홀이 무거울수록 중력이 강하기 때문에 사건의 지평선 크기가 상당히 크다. 사건의 지평선을 구분이 될 정도로 블랙 홀 부근을 확대해서 찍을 수 있다면 블랙 홀 주변에서 하나어 나쁘지 않아는 하나울 자세히 연구할 수 있는 것이었다 그 때문에 EHT팀은 거대 타원 은하 M87의 초거대 질량 블랙 홀의 사상의 지평선 바로 밖에서 강한 중력에 닥친 가스의 모습을 사진으로, 후(후)어 냈다. 지구 곳곳에 있는 전파망원경을 함께 사용해 마치 지구 크기에 해당하는 전파망원경으로 관측한 효과를 내는 기술을 적용한 결과였다.EHT팀이 블랙 홀 촬영 때문에 관측한 전파는 230 GHz(파장이다.3mm)이었다. 전파천문학에서 가장 중요한 관측파장을 꼽는다면 우주에서 가장 흔한 원소의 수소가 내놓는 것.4 GHz(파장 2일 cm)도 있다. 전파는 가시광선과 달리 눈에 보이지 않을 뿐, 사실 천체 관측뿐만 아니라 우리의 삶에서도 매우 친밀한 빛이었다 필자는 집에서 2.4GHz WIFI에서 노트북을 인터넷에 접속해서 이 글을 쓰고 있어 스마트 폰은 통화 괜찮은 LTE데이터 송수신을 돌리고 0.8~0.85 GHz주파수를 통해서 연결되어 있다. 전파는 인류가 통신에 쓸 수 있는 유유한 빛이어서 현대인의 활동에 없어서는 안 될 도구가 됐다. 1개의 걱정거리는 우리가 전파를 많이 쓸수록 천문학 연구를 위한 전파 관측이 어렵게 되는 것이었다 가시 광선을 예를 들면 인공 조명에 비해서 별의 빛이 어둡기 때문에 자연이 만든 최고의 야경이며 별자리와 은하수가 우리 생활에서 멀어졌다. 그래서 천문학자들은 이 '빛 공해'를 피해 도시에서 멀리 떨어진 곳에서 천체를 관찰하고 있다. 마찬가지로 전파에도 광공해가 있어 주변의 인공전파가 강할수록 천체를 관측하기 어렵다. 또 차세대 통신 수단인 5G통신용의 영향으로 천문학 주요 관측 파장의 것.4 GHz를 검토한다는 국내외 기사를 본 적도 있다. 전파천문학에서 가장 중요한 파장이기 때문에 이 대역이 통신용으로 할당되는 하나는 아마 하나 나쁘지는 않겠지만 그 밖의 파장에서는 조금씩 잡음이 항상 나쁘지는 않은 실정이다.보다 편리한 생활을 위해서, 새로운 기술을 활용하는 것의 이면에는, 이러한 별로 알려지지 않은 걱정거리도 있는 점을 보다 많은 사람들이 알아 주었으면 한다.국립대구과학관 교육연구실 허현오 연구원(천문학 박사)

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