초대질량 블랙홀에서 분출된 플라즈마 제트 이미지가 전례 없이 상세하게 포착됐다.

연구팀에 따르면 이미지 왼쪽 밝은 얼룩(blob)은 블랙홀 주위에 소용돌이 치는 가스와 먼지로 된 강착 원반(accretion disc)이며, 플라즈마 제트(jet)는 덜 밝은 붉은 색 흐름으로 나타났다.

과학자들은 제트가 블라자르(blazar)라고 알려진 구조라고 설명한다. 이 물질들은 퀘이사(Quarsar)에서 유래한다. 회전하는 동안 자기장을 형성 블랙홀 주변 물질을 강하게 빨아들이는 초대질량(supermassive) 블랙홀은 두 방향으로 제트를 분출, 그 중 하나는 지구를 향했다.

이번 연구를 이끈 독일의 막스플랑크 연구소(Max Planck Institute of Radio Astronomy) 천문학자 김재영 박사는 “우리는 우주에 새로운 창을 열 때마다 새로운 것을 발견할 수 있다는 것을 알았다”며 “제트가 형성되는 영역을 찾을 것으로 예상되는 곳에서 우리는 가장 선명한 이미지로 일종의 수직 구조를 찾았다. 이것은 가장 작은 러시아 인형을 열어서 매우 다른 모양을 찾는 것과 같다”고 말했다.

연구의 공동 저자 UCL(University College London) 지리 운시(Ziri Younsi) 박사는 “(블랙홀 주변) 많은 물질은 사건의 지평선을 가로 지르고 다시 돌아 오지 못하는 운명이지만, 블랙홀을 꿰는 강력한 자기장 선을 따라 분출될 수 있으며, 이것이 바로 제트”라며 “블랙홀은 많은 물질을 삼키기만 하는 것이 아니라 강력한 자기를 형성, 빠른 회전으로 많은 물질을 뱉어 낸다”고 가디언과의 인터뷰에서 말했다.

연구팀은 이번 이미지가 초대질량 블랙홀 주변 제트의 최고 해상도로 제트 근처에서 무슨 일이 일어나고 있는지 처음으로 조사할 수 있다고 말한다. 실제로 클로즈업 이미지는 블랙홀 근처 밝은 얼룩 부분이 제트 축에서 약간 벗어난 것으로 보인다.

운시 박사는 제트 기저에 일종의 꼬임이 있거나 제트 주위에서 물질이 휘감겼을 수 있다고 덧붙였다. 대안으로, 밝은 부분은 블랙홀을 둘러싸고 공급하는 가스 및 먼지 디스크의 가장자리의 일부일 수 있다.

연구진은 제트의 플라즈마가 정확히 무엇이 구성돼 있는지, 그리고 제트가 블랙홀과 정확히 어떻게 결합하는 지를 포함해 질문이 남아 있다고 덧붙였다.

7일(현지시각) ‘천문&천체물리(Astronomy & Astrophysics)’ 저널에 실린 이번 연구는 8개의 무선 망원경 네트워크와 전세계 대규모 공동 연구팀이 참여한 이벤트 호라이즌 망원경(Event Horizon Telescope)으로 수행됐다.

연구팀은 블랙홀은 3C 279라고 불리는 퀘이사의 일부이며 은하수 중심의 블랙홀보다 200배 크다고 말한다. 퀘이사는 처녀 자리(Virgo) 별자리에서 50억 광년 떨어진 은하계에 있다.

운시 박사는“실제로 아주 멀리 떨어져 있다.정상적으로는 아무것도 볼 수 없었다. 왜냐하면 우리에게 도달하면서 발생하는 적색편이(red-shift) 때문이다. 하지만 이 제트는 거의 우리를 향해 직접 발사 되었기 때문에 모든 방사능이 증가해 실제보다 훨씬 밝아져 감지할 수 있다”고 설명했다,

지구 방향을 향한 제트의 방향은 또 다른 의문을 설명한다. 왜 제트가 빛의 속도보다 15-20배 빠르게 이동하는 것처럼 보이는 지이다.

운시 박사는 제트가 실제로 빛의 속도의 약 0.995 배를 이동한다는 점을 지적하면서 “투영 효과(projection effect)”라고 말했다.

EHT 연구팀은 지난해 블랙홀 최초 관측 이미지를 발표했다.

연구진은 “제트가 블랙홀과 가스 및 먼지로 된 강착 원반과 포착된 것은 이번이 처음”이라며 “실제로 블랙홀의 강력한 제트, 블랙홀 성장에 대한 의문을 설명할 수 있다”고 말했다.

한편, 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19)으로 네트워크 관측소는 폐쇄되었으며, 이벤트 호라이즌 망원경 2020년 연례 관측 캠페인도 취소됐다. 이 프로젝트 관련 과학자들은 올해 이들 퀘이사 결과를 포함한 2017년 데이터를 추가 분석하는 데 집중할 계획이다. 2018년에 수집 된 데이터 분석에도 착수 했다.