지구와 같은 은하에 존재하는 블랙홀의 이미지가 처음으로 촬영되다
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지구와 같은 은하에 존재하는 블랙홀의 이미지가 처음으로 촬영되다
지구를 포함한 은하 '하늘의 강인 은하' 중심에 위치한 거대 블랙홀 '궁수자리 A*'의 모습이 촬영됐다. 블랙홀 촬영은 2019년 'M87 초대질량 블랙홀(M87*)'을 촬영한 사례에 이어 두 번째이다.
블랙홀은 빛조차 탈출할 수 없을 정도의 강한 중력을 가지고 있기 때문에 일반 천체망원경으로는 모습을 포착할 수 없다. 이에 블랙홀을 촬영하기 위해 전 세계에 설치된 전파망원경을 연계해 전 지구적 가상망원경을 구축하는 프로젝트 '이벤트 호라이즌 텔레스코프(EHT)'가 출범했다.
EHT는 2017년 4월 블랙홀 관측을 실시해 수 페타바이트 촬영 데이터 처리가 이뤄진 뒤 2019년 처녀자리 은하단의 핵심 M87* 이미지를 공개했다.
「M87*」의 화상을 공개한 후에도 EHT의 프로젝트 팀은 촬영 데이터의 분석을 진행시켜 은하수 은하의 「궁수자리 A*」의 가시화에 대처했다. 다음의 영상은 「궁수자리 A*」와 「M87*」의 크기의 차이를 나타내고 있다.
궁수자리 A*는 지구에서 약 2만7000광년 떨어져 있고 M87*는 지구에서 5500만광년 떨어져 있다. 이 때문에, 「궁수자리 A*」와「M87*」는 지구에서는 같은 크기로 보이기는 하지만 차이가 있다.
두 블랙홀을 지구에서 같은 거리에 둘 경우 'M87*'은 화면이 튀어나올 정도의 크기가 된다. 즉, 이번 관측 대상이 된 '궁수자리 A*'는 2019년 가시화된 'M87*'와 비교해 매우 작은 셈이다.
「궁수자리 A*」와「M87*」의 주위에서는, 가스가 광속에 가까운 속도로 돌고 있다. 'M87*'를 도는 가스는 한 바퀴에 며칠 또는 몇 주를 필요로 하지만 '궁수자리 A*'의 경우는 가스가 몇 분 동안 한 바퀴 돌기 때문에 EHT에 의한 관측 중에 '궁수자리 A*'를 도는 가스의 밝기나 모양이 어지럽게 변화하게 된다.
이 때문에 M87*에 비해 한 장의 이미지를 도출하기가 훨씬 어려웠다는 것이다.
연구팀은 「궁수자리 A*」의 화상을 도출하기 위해서, 「관측 데이터로부터 얻은 화상의 평균을 취한다」라고 하는 수법을 이용했다.
우선, 방대한 관측 데이터를 4개의 클러스터로 통합해보면,
4개의 클러스터를 평균화하는 것으로 1장의 화상을 이끌어냈다. 이미지에는 「궁수자리 A*」가 도넛형으로 찍혀 있다.
「궁수자리 A*」와「M87*」의 이미지를 나열한 것이 다음과 같다.
EHT과학자문위원회 의장 중 한 명인 세라 마르코프는 "크게 다른 두 은하에 존재하는 전혀 다른 질량의 다른 블랙홀인데 이들 블랙홀의 극히 근방에만 주목해보면 놀라울 정도로 비슷해 보인다" "이는 블랙홀의 극히 근처는 일반상대성이론이 지배하고 있으며, 거기서 멀리 떨어졌을 때 나타나는 차이는 블랙홀 주위의 물질 차이임을 의미한다"고 말했다.
또, EHT의 연구자로 대만중앙연구원 천문 및 천문물리연구소에 소속된 아사다 케이이치는 「우리는 2개의 블랙홀의 화상을 얻었는데, 하나는 이 우주에 존재하는 거대 블랙홀 중에서 최대급이며, 다른 하나는 가장 작은 부류의 것이다.
그러므로 이러한 극한 환경에서 중력이 어떻게 움직이는지를 보다 많은 방법으로 검증하는 것이 가능해진 것이다」라고 ETH의 성과의 의의를 이야기하고 있다.
은하수 은하 중심 블랙홀 촬영 첫 성공|EHT-Japan
https://www.miz.nao.ac.jp/eht-j/c/pr/pr20220512
은하수 은하 중심 블랙홀 촬영 첫 성공|천문대(NAOJ)
https://www.nao.ac.jp/news/science/2022/20220512-eht.html
First image of the supermassive black hole at the centre of our own Milky Way galaxy-Black Hole Cam
https://blackholecam.org/first-image-of-the-supermassive-black-hole-at-the-centre-of-our-own-milky-way-galaxy/
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