10일 이벤트호라이즌망원경(Event Horizon Telescope, EHT)이 사상 최초로 M87 블랙홀 관측에 성공, 전세계 동시 기자회견을 가졌다. 공식발표 후에는 학생, 언론인, 일반 시민의 질문과 EHT 과학자들의 답변이 이어졌다.

사상 첫 블랙홀 관측의 의미에 대한 이해를 돕기위해 미국 워싱턴 DC 국립과학재단(NSF)과, 벨기에 브뤼셀 유럽 집행위(European Commission) 기자회견 직후 질문과 답변을 정리했다.

이벤트호라이즌망원경(Event Horizon Telescope) 과학자들이 은하 M87 중심 블랙홀의 첫 이미지를 획득했다. 이미지는 태양보다 65억 배나 큰 질량을 가진 블랙홀 주변의 강렬한 중력에서 빛이 굴절되어 형성되는 밝은 고리를 보여준다. 초대형 블랙홀의 존재에 대한 가장 강력한 증거로 블랙홀, 이벤트호라이즌 및 중력의 연구에 새 장 열었다. Credit: EHT.

 

유럽 집행위 기자회견

(Brussels: European Comission Youtube Channel)

기자 – 연구는 어떤 인사이트를 제시할 수 있는가

관측은 예측했던 그대로다. 브랙홀의 활동을 관찰하면서 추가적인 인사이트를 얻을 수 있다. (플라즈마) 전기 제트가 실제로 발생한다는 것도 확인됐다.

SNS 질문 – 빛없이 어떻게 블랙홀을 볼 수 있는가

그 주위 이벤트호라이즌 경계에서 발생하는 빛 또는 플라즈마, 그림자, 라디오를 발생하는 물질들을 통해 라디오웨이브를 확인할 수 있다.

ESA 블랙홀 인포그래픽. 회전하는 물질의 얇은 원반은 블랙홀 중력에 의해 분해된 태양과 같은 별의 잔해로 구성된다. 충돌 파편의 충격뿐만아니라 질량 가중에따라 발생 된 열은 초신성 폭발을 닮은 빛의 파열을 만든다. credit: European Southern Observatory, European Space Agency, M. Kornmesser

기자 – 블랙홀 어크리션 디스크(accretion disk, 강착원반)에 대해.

블랙홀은 진공상태로 존재하지 않고, 주변에 물질들로 둘러쌓여 있다. 물질들은 시계방향으로 회전하며, 도플러 효과을 강화한다. 디스크는 두텁게 형성된다. 블랙홀 링은 이 디스크의 내부다. 디스크 내 중력에너지는 열로 변환되고 전자기 방사 형태로 방출된다. 고주파는 제트 분출되고, 저주파는 이벤트호라이즌 부근으로 형성된다.

*도플러 효과(Doppler effect)는 어떤 파동의 파동원과 관찰자의 상대 속도에 따라 진동수와 파장이 바뀌는 현상을 가리킨다. 초대형 블랙홀에서 두 방향으로 뻗어 나가는 제트는 강한 중력에 의한 왜곡과 상대론적 도플러 효과 등에 영향을 받는다. 제트는 보통 강착원반의 동역학적 상호작용에 의해 발생한다. 플라즈마 등 물질을 빛의 속도에 가까운 속도로 방출, 상대론적 제트로 불린다.

 

기자 – 블랙홀이 아닌 대안 설명 수단은 없는가

없다. 빛이 휜다는 것. 아인슈타인 일반상대성이론이 가장 단순한 이론이다.

SNS질문 – 블랙홀을 관측할 수 있는 다른 은하가 있는가

있다. (처녀자리) M87이 가장 강력했다. 빛이 약한 블랙홀을 관측하기 위해서는 고해상도, 지구보다 큰 규모의 망원경이 필요하다. 우주공간에서만 구축이 가능하다.

EU시민- 자기장, 제트 형성 등 블랙홀 관측이 제시하는 다른 인사이트는 없는가

블랙홀 회전은 측정하기 어려운 부분이다. 제트 에너지를 형성하는 것은 회전이다. 자기장은 연구하고있지만 아직 해답은 없다. 회전은 시게방향이란 것만 확실하다.

 

미국 국립과학재단(NSF)

(Washington: National Science Foundation Live Stream and Youtube channel)

기자 – 어떻게 제트가 발생하는가. 시간에 따라 변하는가, 고정된건가.

정밀한 관측에 따르면 블랙홀의 중심부는 자기(magnetic) 플라즈마가 발생한다. 블랙홀 회전은 이를 압착해 제트를 만든다. 그 전개에 대해서는 많은 연구가 필요한 부분이다.

고등학생 – 5500만 광년 거리 블랙홀을 어떻게 볼수 있는가. 블랙홀 빛은 어떻게 확인 가능한가.

(라이오 웨이브)빛이 지구에 닿는데 5500만년이 걸린다. 따라서 포착한 이미지는 5500만년전 생성된 빛이다.

credit:NSF.

(Avery Broderick, AB) 아인슈타인 중력 이론의 아름다운 부분은 정적인 상태가 아닌 블랙홀의 스핀 등 동적인 부분에 대한 설명이다. 광자의 분출은 이벤트 호라이즌을 경계로 나뉜다.

기자 – 아인슈타인 예측과 EHT발견에 대해.

(Sera Markoff)아인슈타인의 예측은 놀랍다. EHT 관측은 시작이라고 생각한다.

AB 아인슈타인의 이론은 아름답다. 자연은 아름답길 원하는 것으로 보인다. 아인슈타인의 중력에 대한 설명은 이를 보여준다. 중력 실험실(블랙홀)이 뭔가 새로운 것이 있다는 것을 보여준다.뭔가 더 있을 것이다. 블랙홀은 그 답을 찾는 한 곳이다.

기자 – ‘볼수 없는 것을 보고있다’라고 표현했는데, 우주의 다른 볼수 없는 물질, 암흑물질을 묻고 싶다. 현시점에서 암흑물질 이해에 변화가 있는가.

AB 아직은 아니다. 관측한 이미지를 해석하는 게 우선이다.

“일반상대성이론을 한문장으로 요약 한다면 : 물체에서 시간과 공간과 중력은 관계는 별개의 존재가 아니다.” -알버트 아인슈타인(Albert Einstein)