우주 연구에서 주요 관심사 중 하나는 거대한 블랙홀의 존재다. 초대질량 블랙홀은 다른 은하계 까지 도달하는 엄청난 양의 에너지를 생성한다. 과학자들은 이를 탐지하기 위한 거대 우주 망원경을 개발 중이다.

최근 네이처 에스트로노미(Nature Astronomy)에 발표된 새로운 논문 따르면, 유럽 우주국(ESA)의 우주 망원경 개발은 천문학자들에게 우주의 진화를 둘러싼 오랜 미스터리의 핵심인 블랙홀 생성과 관련한 다중 메시지 지도를 생성할 수 있는 기회를 제공할 예정이다.

ESA가 개발 중인 우주 관측소들은 2030년 경 대기권으로 발사와 동시에 운영에 돌입할 예정이다. 그들은 블랙홀로 알려진 은하 중심의 초대질량 물질을 찾는 아테나(Athena, X- 선 망원경)와 리사(Lisa, 중력파 탐지기) 관측소다. 두 관측소는 발사 후 1년 간 관측, 4년 간 운영 기간 동안 상호 협력하게 된다.

영국 버밍엄 대학(University of Birmingham) 연구원들은 중력파와 X-선이 깊은 우주에서 감지돼 거대한 블랙홀이 충돌하고 있음을 시사했다.

이 중력파와 X- 선은 블랙홀에서 기원해 향후 10년 안에 더 많이 감지 될 것이다. 시공간 곡선의 공간적 이상 현상에서 더 많은 활동을 표시해 우주에 대한 추가적인 연구와 이해를 가능하게 한다.

ESA 아테나와 리사 우주 관측소의 가장 중요한 목표 중 하나는 우주를 매핑하는 것이다. X-선과 중력파 탐지와 매핑은 에너지 신호를 방출하는 쌍 블랙홀 충돌에 대한 다양한 관점을 허용한다. 지도는 우주가 어떻게 보이는지 보여주고 궁극적 비밀에 대한 단서가 된다.

핵심 임무는 초대질량 블랙홀을 탐지하고 X-선 및 기타 에너지가 방출되기 전에 발생하는 블랙홀 충돌 사건를 포착하는 것이다. 다른 주목할만한 활동은 광년에 걸쳐 펄스를 보내는 중성자 별 또는 퀘이사 또는 블랙홀과 그 밖의 활동이 벌어지는 은하의 중심부 사건들 이다.

두 우주 망원경은 천문학자, 천체 물리학자에게 중요하다. 하나는 중력이 만드는 시공간의 파동인 X- 선 및 중력파를 탐지한다. 다른 하나는 무언가가 나타났을 때를 탐지하는 고 에너지 폭발(X 선)으로, 리사는 은하계의 근원을 가리킬 것이다.

X 선과 중력파가 어떻게 작동하는지 이해하면 과학자들이 이것을 추적하고 개선된 우주의 모형을 만들 수 있다. 은하와 함께 블랙홀 확장에 대한 더 많은 정보를 추가하는 것은 쌍 블랙홀이다. 블랙홀 내부에서 가스의 역할과 그 가스를 커지게 만드는 역학이 어떻게 되는지 등을 알 수 있다.

아테나와 리사 우주 망원경 연구를 이끄는 션 멕기(Sean McGee) 박사는 “(이 연구가) 초대질량 블랙홀에 대한 이해와 그것이 어떻게 은하 내에서 어떻게 형성되는 지에 대한 혁명이 될 것”이라고 말했다.

공동 저자인 버밍엄대 중력파 천문연구소 소장 알베르토 베키오(Alberto Vecchio)교수는 “은하의 중심을 주시하도록 설계된 우주 관측소가 연구를 더 보람있게 만들어준다. 우리가 무엇을 발견할지 정확히 예측하기는 어렵다”고 말했다.

임무를 수행하는 동안 두 천문대가 모두 관측할 수 있을 만큼 강한 신호를 가진 태양 질량의 10만에서 1000만 배에 이르는 블랙홀 합병 횟수는 10여건에 이른다. 리사는 지상의 중력파 관측소에서의 탐지로 결론을 내릴 행성 질량 블랙홀 합병의 초기 단계를 탐지 할 것이다. 이 조기 탐지를 통해 아테나는 합병이 발생할 정확한 순간에 쌍 블랙홀의 위치를 관찰 할 수 있다.

*Reference: Linking gravitational waves and X-ray phenomena with joint LISA and Athena observations