한국천문연구원 등 국제 연구팀이 사건지평성 망원경(EHT)으로 M87 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀의 그림자와 빛의 고리를 또다시 포착했다고 18일 밝혔다. 이번 영상은 지난 2018년 관측 데이터로, 2017년 인류 역사상 처음으로 M87 은하의 초대질량 블랙홀의 모습을 포착한 뒤 1년 후의 모습을 본 것이다.
2018년 포착한 블랙홀 그림자와 빛의 고리 구조 크기는 2017년 관측 데이터와 일치했다. 차이는 고리 구조의 가장 밝은 부분의 위치에 있었다. 아인슈타인 일반 상대성 이론에 의하면 블랙홀 고리 구조의 크기는 시간 흐름에 따라 일정하게 관측될 것으로 예상되지만 고리 구조의 밝기 분포는 블랙홀 주변 플라즈마에 존재하는 난류 등으로 인해 변할 수 있다.
연구진은 2017년과 2018년 관측 영상을 비교·분석해 일반 상대성 이론 및 M87 블랙홀의 존재를 다시 한 번 검증할 수 있었다. 특히 2018년 새로 참여한 그린란드 망원경의 역할이 컸다. 기존 8대의 EHT에 새로운 망원경이 추가되고 자체 망원경 성능도 향상되면서 영상 정확도도 크게 개선됐다. 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 후속 연구를 통해 고리 구조의 밝기 변화를 분석함으로써 블랙홀 주변 물질 유입 및 방출 과정에 대한 더 큰 실마리를 찾을 수 있을 것으로 기대된다.
EHT는 2017년을 시작으로 2018년, 2021년, 2022년에 M87을 관측했으며 2024년에도 관측을 이어갈 예정이다. 특히 올해는 한국천문연구원이 운영하는 한국우주전파관측망(KVN)이 관측에 직접 참여한다. 블랙홀 영상화팀의 공동 리더인 조일제 한국천문연구원 및 연세대 박사후연구원은 “블랙홀 영상화는 페타바이트에 달하는 방대한 관측 자료를 과학연구에 필요한 영상으로 변환하는 중요한 과정”이라며 “이번 영상화 과정에서 한국 연구자들이 영상화팀의 공동 리더를 맡음으로써 거대 국제 협력 프로젝트에서 주도적인 역할을 수행했다”고 강조했다.
연구에 참여한 김재영 경북대학교 지구시스템과학부 천문대기전공 교수는”그린란드 망원경의 참여를 시작으로 후속 관측에서는 KVN을 포함한 더 많은 망원경들의 참여가 예상되고, 그동안 보지 못했던 블랙홀의 모습을 포착할 가능성이 기대된다”고 밝혔다.
국제 공동 연구의 총괄 책임자인 대만중앙연구원 천문천체물리연구소 소속 케이치 아사다 박사는 “과학 연구에 있어 가장 중요한 가치 중 하나가 관측 결과의 재현성이다”며 “블랙홀 그림자의 존재를 새로운 관측을 통해 확인했다는 것은 아인슈타인의 일반상대성 이론을 확실하게 입증하는 중요한 결과다”고 언급했다.