지구를 망원경으로, 블랙홀 사진 찍기

핵심 요약

• 블랙홀은 우주에서 가장 작은 천체인데도 매우 밝을 수 있으며, 중력이 너무 강해 빛도 탈출할 수 없는 사건의 지평선으로 정의된다.
• 하버드 천체물리학자 셉 도엘먼이 이끈 250명의 연구팀은 사건의 지평선 망원경(EHT)이라는 전 지구적 라디오 망원경 네트워크를 구축해 블랙홀의 첫 이미지를 촬영했다.
• 망원경의 각도 분해능은 빛의 파장을 망원경 크기로 나눈 값인데, 블랙홀 같은 극도로 작은 천체를 보려면 매우 짧은 파장과 거대한 망원경이 필요하다.
• 초장기선 간섭계(VLBI) 기술을 통해 원자시계로 정확히 시간을 맞춘 여러 망원경에서 받은 라디오파를 비교하면 하나의 거대한 망원경처럼 작동하게 된다.
• EHT는 1995년 논문으로 시작돼 1998년 본격적으로 추진되었고, 2008년 은하 중심의 사건의 지평선 규모 구조를 발견한 후 2010년 논문으로 공식화되었으며 2016년 공식 조직으로 출범했다.
• 칠레, 멕시코, 하와이, 애리조나, 스페인, 프랑스, 남극의 기존 망원경들을 활용했으며, 망원경 소유 기관들을 설득하기 위해 수년에 걸쳐 결과를 보여주며 협력을 얻었다.
• 블랙홀은 아인슈타인 일반상대성 이론과 슈바르츠실트 해의 예측에 따라 주변에 빛의 고리를 만들며, 이 고리의 크기를 측정하면 블랙홀의 질량을 결정할 수 있다.
• 이전까지 별의 X선 쌍성계(예: Cygnus X-1)와 라디오파 제트로 블랙홀의 존재를 간접적으로 추정했으나 직접 관측한 이미지는 없었다.
• 별질량 블랙홀은 초신성 폭발 후 별의 내부가 붕괴되어 형성되고 수십 태양질량이며, 초거대 질량 블랙홀은 은하 중심에 위치하고 수백만 배 이상 거대하다.
• 현재 모든 은하가 중심에 초거대 질량 블랙홀을 가지고 있으며, 일부는 라디오파를 방출(라디오 강한)하고 일부는 그렇지 않은데 이는 관측 방향과 은하의 진화 단계에 따른 것으로 보인다.
• 도엘먼은 1980년 13세에 본 개기일식에 영감을 받아 과학에 입문했고, 남극에서 우주선 실험을 관리하며 실험 연구의 즐거움을 알게 된 후 MIT 대학원에서 지구를 망원경으로 만드는 아이디어를 접했다.
• 초거대 질량 블랙홀의 매우 빠른 X선과 라디오 변동, 높은 광도, 극도의 제트 에너지는 모두 블랙홀만이 설명할 수 있는 현상이었다.
• 2030년대 초까지 블랙홀의 동영상 촬영도 가능할 것으로 예상된다.