블랙홀이 별을 먹어 삼킬 때

블랙홀이 별을 먹어 삼킬 때

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<별이 블랙홀에 빨려들어가는 모습을 그린 상상도입니다. Credits: NASA/JPL-Caltech>

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.

 

‘플레어(flare)’ 최근 여러 번 관측돼

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.
이웃집과학자(ceo@scientist.town)