“블랙홀 주변 가스 덩어리, 10억℃에 빛의 속도로 회전”

중앙일보

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10일 사상 최초로 모습을 드러낸 블랙홀(사진 아래)은, 그간 이론을 바탕으로 상상했던 모습에 못미쳤지만, 기본 구조는 일치했다. [연합뉴스]

상상 속에서만 볼 수 있었던 블랙홀이 10일 드디어 모습을 드러냈다. 잡지나 다큐멘터리 속의 매끈하고 화려한 컴퓨터 그래픽 블랙홀의 모습을 기대했다면, 다소 실망스러웠을 수 있다. 밤 10시가 넘은 시각, 유튜브를 통해 실시간 동영상 중계로 드러난 사상 최초의 블랙홀 모습은 검은 우주 속에 초점을 잃은 듯 흐리멍덩한 붉은 색 ‘불의 고리’ 모양이었다. 천문학자들의 설명이 이어졌지만, 일반인의 입장에서는 적지 않은 의문이 남는다.

그래도 남는 의문 Q&A #붉은색 블랙홀은 색깔 입힌 것 #해상도 높이면 제트도 볼수 있어

이벤트호라이즌망원경(EHT·Event Horizon Telescope) 프로젝트에 참여한 한국 연구진이 11일 서울 중구 LW컨벤션에서 ‘EHT 언론 설명회’를 열었다. 블랙홀의 남은 궁금증을 풀어본다.

10일 사상 최초로 모습을 드러낸 블랙홀은, 그간 이론을 바탕으로 상상했던 모습(위 사진)에 못미쳤지만, 기본 구조는 일치했다. [연합뉴스]

과학잡지 속 블랙홀은 가운데 분수처럼 수직으로 솟아오르는 제트 스트림이 있던데, 이번에 공개된 M87 은하 블랙홀 사진에는 볼 수 없다.

“제트 스트림이 보이지 않는 이유는 EHT가 아직 제트 스트림이 보일 정도의 해상도가 되지 않기 때문이다. 블랙홀에는 이번에 발견된 것뿐만 아니라 다양한 부분이 있지만, 아직 그것들을 관측하지 못한 것이다. 2020년까지는 적어도 3개의 망원경이 추가될 것이기 때문에 그때는 제트 스트림뿐 아니라 블랙홀 주변 가스 덩어리가 회전하는 모습을 담은 동영상도 보게 될 것으로 전망된다.”

이벤트호라이즌망원경(EHT)이 천체를관측할 수 있는 원리가 궁금하다.

“세계 곳곳에 있는 8개의 전파망원경이 ‘망’을 이뤄 마치 하나의 커다란 망원경 같은 효과를 내도록 한 ‘가상의 망원경’이다. 서울과 제주에 각각 한대의 전파망원경이 있다고 하면, 서울~제주 간 거리가 망원경의 구경과 같은 것이라 생각하면 된다. 이번 EHT는 지구의 크기와 구경이 비슷하다고 보면 된다. 각 전파망원경이 받은 신호들을 모아 자기디스크에 기록한 뒤 이를 동기화시키면 원하는 영상을 얻을 수 있다. 다만 여전히 장비의 감도와 분해능에 한계가 있어 영화 인터스텔라와 같은 블랙홀의 구체적인 이미지를 얻을 수는 없다.”

전파 망원경으로 찍었는데, 어떻게 붉은색의 블랙홀 모습이 나오나. 전파 신호는 가시광선과 달리 색이 없는 것 아닌가.

“그렇다. 전파 신호는 색이 있을 수 없다. 일반인들을 위해 붉은색을 입힌 것이다. 여러 색깔 중에 굳이 붉은색인 이유는, 색약인 사람도 잘 볼 수 있도록 하기 위해 고민하다 선택한 것이다. 블랙홀을 푸른색으로도 그리기도 한다. 현재론 불가능하지만, 블랙홀에 근접해 광학망원경으로 촬영한다면, 블랙홀 주변에 푸른색과 보라색의 가스·먼지 모습을 볼 수도 있을 것 같다. 하지만 이번처럼 둥근 고리 모양의 블랙홀 모습은 가시광선의 영역만을 인식하는 사람의 눈으로는 볼 수 없다.”

이번 블랙홀의 질량이 태양의 65억 배라고 했는데, 그걸 어떻게 알 수 있나.

“아인슈타인의 상대성이론에 따르면 블랙홀 주변의 빛 고리의 크기는 질량에 비례하고, 그리고 그 겉보기 크기는 지구와의 거리에 반비례한다. 블랙홀까지 거리는 변광성 등 여러 가지 방법으로 구할 수 있다. 이외에도 블랙홀 주변 가스의 회전 속도를 관측을 통해 구하면 블랙홀의 질량을 계산할 수 있다.”