쌍둥이 블랙홀을 소유한 것으로 유명한 NGC 6240의 엑스선 관측 사진© News1

우종학 서울대 교수팀 참여한 국제공동연구진, 첨단 분광기 이용 포착

(서울=뉴스1) 지봉철 기자 = 우리나라 연구팀이 참여한 국제 공동연구진이 45억 광년 떨어진 은하의 중심부에서 쌍둥이 블랙홀을 찾아냈다. 두 은하가 충돌한 후 병합과정에 있는 두 개의 블랙홀을 포착한 것으로 은하병합의 마지막 단계에 있는 쌍둥이 블랙홀이 보고된 것은 이번이 처음이다.

12일 미래창조과학부에 따르면 서울대학교 물리천문학부 우종학 교수팀이 칠레 북부 소재 유럽남천문대의 구경 8.4미터 거대망원경과 허블우주망원경을 이용해 은하와 블랙홀의 공동진화를 이해하는 중요한 단서인 병합후기 단계의 쌍둥이 블랙홀을 찾아냈다고 밝혔다.

이는 약 2600광년 거리에 떨어져 있는 두 개 은하의 핵이 점점 가까워지고 있으며, 각각의 핵에 블랙홀이 존재한다는 증거를 찾은 것으로 두 개의 계란을 그릇에 깨어 담으면 흰자는 한 덩어리가 되지만 노른자는 두 개로 남아 있듯, 은하는 합쳐졌지만 두 개의 핵은 아직 하나로 합쳐지지 않은 채 남아있는 상태를 확인한 셈이다.

서울대학교 물리천문학부 우종학 교수© News1

그동안 이론연구들은 두 은하가 충돌하면 각각 은하의 중심부에 있던 서로 다른 두 개의 블랙홀도 충돌해 하나로 합쳐질 것으로 예측해 왔다.

하지만 블랙홀은 빛을 방출하지 않아 검출이 어려운데다, 병합 후기 쌍둥이 블랙홀은 서로 가까이 있어 구분하기 어려워 충돌후기에 있는 쌍동이 블랙홀이 확인된 적이 없었다.

이에 블랙홀 주변에서 이온화돼 방출되는 가스를 추적했다. 첨단 분광기를 이용해 은하 중심부의 가스의 분포와 운동을 정밀하게 측정한 것이다. 그 결과 두 개의 가스 성분이 서로 다른 위치에서 다른 속도를 갖는 것을 확인하고, 이 가스 성분이 두 개의 은하핵의 위치와 일치함을 통해 형과 아우 블랙홀을 찾아냈다.

이번 은하병합 후기의 쌍둥이 블랙홀 발견으로 블랙홀 충돌과정에 대한 후속연구의 물꼬를 틀 것으로 기대된다.

우 교수는 "두 개의 쌍둥이 블랙홀이 수억 년 후 수 광년 거리만큼 가까워지고, 결국 충돌을 통해 하나의 블랙홀로 재탄생할 것으로 예상된다"고 설명했다.

한편 독일과 미국의 공동연구자와 협력해 이뤄진 이번 연구결과는 영국 왕립천문학회지 온라인판 11월 11일자에 게재됐다.