우리은하 중심에 있는 블랙홀에서 지금까지 관찰되지 않은 새로운 구조가 발견됐다. 천문학계에서는 이번 발견이 우리은하의 형성과 질서를 유지하는 방법에 대한 새로운 연구로 이어질 수 있을 것이라는 기대가 나오고 있다.
유세프 자데 미국 노스웨스턴대 물리·천문학과 교수가 이끄는 국제 공동 연구진이 우리은하 중심에 있는 궁수자리A 블랙홀(Sgr A*) 인근에서 수직 필라멘트 구조를 관측했다고 이달 2일(현지 시각) 밝혔다.
필라멘트는 은하와 은하 사이에 가스가 얽혀 있는 구조로, 우주 초기 중력에 이끌린 암흑물질이 흐르면서 무작위로 만들어진 것으로 추정되고 있다. 필라멘트를 따라 우주 가스가 흘러가면서 필라멘트가 만나는 지점에서는 크고 작은 은하단이 만들어지기도 한다.
연구진은 앞서 1980년대 초 우리은하에서 최대 150광년 길이의 수직 필라멘트 구조를 1000개를 발견한 바 있다. 발견 당시 필라멘트가 초신성 폭발로 인해 만들어졌을 것이라고 예상됐지만, 이번 발견으로 궁수자리A 블랙홀의 활동과 관련이 있을 것이라는 분석이 나오고 있다.
자데 교수는 "필라멘트가 블랙홀을 가리키는 방향으로 만들어져 있는 것은 놀라운 일"이라며 "필라멘트가 무작위로 만들어지는 것이 아닌 블랙홀의 유출과 관련 있다고 보인다"고 설명했다.
연구진은 남아프리카에 있는 미어캣(MeerKAT) 망원경으로 궁수자리A 블랙홀을 관찰하던 중 이런 필라멘트 구조를 발견했다. 이번에 관측한 필라멘트는 은하 평면과 수직 방향에 있고 블랙홀을 향해 방사형으로 뻗어 있다. 일반적인 필라멘트는 은하와 수평 방향으로 존재하는 만큼 구조적으로 특이하다는 것이 연구진의 설명이다.
지금까지 발견된 필라멘트와는 다른 특성도 확인됐다. 수평 필라멘트는 가스, 먼지, 별로 구성된 분자 구름과 관련된 물질로 이뤄진다. 반면 수직 필라멘트는 빛의 속도로 움직일 수 있는 우주선(cosmic ray) 전자로 이뤄진 것으로 나타났다.
이번 발견으로 궁수자리A 블랙홀에 대한 연구는 탄력을 받을 전망이다. 궁수자리A 블랙홀은 지구에서 가장 가까운 초대질량 블랙홀이지만, 상대적으로 활동이 적어 많은 연구가 이뤄지지 못하고 있다. 다만 이번 필라멘트 구조 발견으로 알려진 것보다 많은 양의 물질을 방출하고 있는 것이 증명되면서 이를 활용한 연구가 가능하다는 것이다.
자데 교수는 "우리은하의 복잡한 활동을 이해하는 데 이번 연구가 활용될 수 있을 것"이라며 "우리은하의 질서를 유지하는 원리를 밝힐 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
연구 결과는 국제 학술지 '천체물리학 저널 레터스'에 이달 2일 소개됐다.
참고자료
The Astrophysical Journal Letters, DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/acd54b