이웃집과학자

초거대 질량 블랙홀은 엄청난 중력으로 주변의 모든 물질을 빨아들입니다. 주변을 ‘청소’한다는 표현이 알맞을 겁니다. 별이 블랙홀 주변을 지날 때에는 강력한 중력 때문에 별의 바깥 가스를 쪽 빨아 먹기도 합니다. 위 사진처럼 길쭉하게 가스가 빨려 들어가거든요. 이를 두고 ‘스파게티化’ 되었다 라고 농담하는 이윱니다.

근처 블랙홀의 영향으로 별이 가스를 빼앗겨 죽어가는 현상을 보며 천문학자들은 “stellar tidal disruption”이라고 일컫습니다. 별이 중력 차원에서 분열된다는 건데요. 이 때 엄청난 에너지가 쏟아져나옵니다. 이를 ‘플레어(flare)’라고 부릅니다. 최근 이런 플레어 현상이 여러 번 관측 되었습니다.

천문학자들은 플레어 현상에 대한 새로운 통찰력을 갖게 됐습니다. 미항공우주국 NASA의 적외선 관측 망원경 Wide-field Infrared Survey Explorer(WISE) 덕분입니다. 플레어에 관한 최근 두 연구는 플레어 현상이 일어날 때 주변의 먼지에 흡수되었다 다시 방출하는 특징을 분석하는 방식으로 진행됐습니다. 플레어 현상이 일어날 때 엄청난 에너지가 나오므로 이전과 비교도 할 수 없을 정도로 정확하게 알 수 있다고 합니다.

블랙홀이 별의 가스를 집어 삼키면서 플레어가 일어날 때 자외선과 X-레이 같은 강한 방사선이 나옵니다. 블랙홀 주면에 남아 있을 먼지들을 파괴합니다. 그러나 특정 거리 저 멀리에서는 방사선이 약해져 먼지들이 그대로 남아 있을 수 있습니다. 물론 먼지는 방사선에 의해 일정 양의 에너지를 받아 온도가 올라갑니다. 온도가 올라갔지만 거친 풍파에 살아남은 바깥쪽은 먼지들은 적외선을 방출합니다.

WISE 망원경이 이 적외선 방출을 관측합니다. 적외선의 파장대는 가시광선보다 더 길어서 우리 눈에는 보이지 않습니다. WISE 망원경은 6개월마다 우주 전역에 적외선 분포도를 만듭니다. 때문에 특정 영역에서 시간에 따른 적외선 신호도 포착할 수 있습니다.

천문학자들은 “photo-reverberation” 혹은 “light echoes” 라는 방법을 사용해서 앞서 언급된 먼지들의 특징을 알아냅니다. 이 방법은 플레어 현상이 일어날 때 가장 먼저 보이는 가시광선을 방출한 후 먼지가 내뿜는 적외선의 방출까지 시간의 지연이 발생한다는 데에서 착안했습니다. 이 방법으로 블랙홀과 적외선을 방출하는 먼지들의 거리를 측정 할 수 있습니다.

연구진들은 지금까지 5개의 플레어 현상 후보군을 찾았습니다. 그들 중 3개에서는 실제 시간 지연이 포착되었습니다.

나사 WISE 미션의 자세한 정보는 : http://www.nasa.gov/wise

원문참조 : Tony Greicius

본 기사는 미항공우주국 나사의 원문을 참조하였습니다.