블랙홀인 줄 알았는데 아닐 수도 있다고?
얼마 전에 뉴스를 보다가 좀 멈칫한 게 있었어요. 우리 은하 한가운데에 있다는 그 유명한 블랙홀, 궁수자리 A*라고 불리는 거 있잖아요. 2022년에 사진까지 찍혔던 그거요. 그게 블랙홀이 아닐 수도 있다는 연구가 나왔다는 거예요.
블랙홀 대신 뭐가 있다는 건지 궁금해서 찾아봤는데, "페르미온 덩어리"라는 게 나오더라고요. 이름부터 좀 낯선데, 알고 보면 개념 자체는 그렇게까지 어렵지 않았어요.
블랙홀이라고 믿었던 이유
은하 중심에 블랙홀이 있다고 본 건 나름 근거가 탄탄했어요. 은하 중심 근처에서 별들이 엄청난 속도로 돌고 있거든요. 초속 수천 km래요. 그 궤도를 역추산하면 중심에 태양보다 400만 배 무거운 뭔가가 있어야 설명이 된다는 거죠.
특히 S2라는 별이 중요한데, 이 별의 공전 주기가 16년 정도라서 궤도가 아주 정밀하게 관측돼 있대요. 거기에 2022년에 사건의 지평선 망원경(EHT)이라는 걸로 실제 그림자 이미지까지 찍었으니, 블랙홀이라고 생각하는 게 당연했던 거예요.
페르미온 덩어리가 뭔지
페르미온이라는 건 입자의 한 종류예요. 찾아보니까 전자, 양성자, 중성자 같은 걸 통틀어서 페르미온이라고 부르더라고요. 우리 몸도 결국 이 입자들로 이루어져 있는 거예요. 이름이 어려워서 그렇지 특별한 게 아니에요.
근데 이 입자들한테 독특한 규칙이 하나 있어요. 같은 자리에 두 개가 동시에 못 들어간대요. 파울리 배타 원리라는 이름이 붙어 있는데, 제가 이해하기론 그냥 "한 좌석에 한 명만 앉을 수 있다" 같은 거예요.
이게 블랙홀이랑 무슨 상관이냐면요. 블랙홀은 모든 물질이 한 점으로 찌그러진 거거든요. 부피가 없는 점에 질량이 다 몰려 있는 상태요. 근데 페르미온은 그게 안 돼요. 서로 같은 자리를 절대 양보 안 하니까, 아무리 중력이 세도 한 점으로 쭈그러들지 않고 아주 작고 아주 무거운 덩어리 상태로 버틴다는 거예요.
그러니까 블랙홀이 바닥 없는 구멍이라면, 페르미온 덩어리는 바닥이 있는 엄청 깊은 웅덩이 같은 거예요. 밖에서 보면 둘 다 주변을 강하게 끌어당기니까 겉모습이 거의 비슷한 거죠.
근데 관측 결과가 똑같이 나왔다고
이게 좀 놀라웠는데요. 올해 2월에 왕립천문학회지에 실린 연구를 보니까, 은하 중심 주변을 도는 별들의 궤도를 블랙홀로 계산한 것과 페르미온 덩어리로 계산한 게 오차 1%도 안 됐대요. 거의 똑같이 나온 거예요.
2022년에 찍은 그 블랙홀 그림자 사진도요. 페르미온 덩어리 주변에 뜨거운 가스가 돌면 비슷한 그림자가 생길 수 있다는 이전 연구가 있다더라고요. 사진만으로는 구분이 안 된다는 얘기예요.
이 연구팀이 흥미로운 주장을 하나 더 하는데, 은하 중심의 이 무거운 핵이랑 은하 전체를 감싸고 있는 암흑 물질이 사실은 같은 물질이라는 거예요. 중심에서는 촘촘하게 뭉쳐 있고, 외곽에서는 듬성듬성 퍼져 있는 거라고요. 유럽우주국의 가이아 망원경 데이터가 이 모델이랑 잘 맞는다는 것 같아요.
블랙홀 주변에는 포톤 링이라는 빛의 고리가 있어야 하는데, 페르미온 덩어리에는 이게 없거나 다른 형태래요. 앞으로 더 정밀한 망원경이 이걸 잡아내면 답이 나올 수 있다고 해요.
그래서 블랙홀은 없는 건지
아직 아무도 모른대요. 연구팀도 "블랙홀이 아니다"가 아니라 "아닐 수도 있고, 그 가능성이 과학적으로 유효하다" 정도로 말하고 있어요. 지금 기술로는 확실하게 구분할 수가 없다는 게 솔직한 상황인 것 같아요.
칠레에 있는 초대형 망원경의 GRAVITY라는 장비가 별 궤도를 더 정밀하게 측정하거나, EHT가 업그레이드돼서 포톤 링을 잡아낼 수 있으면 윤곽이 잡힐 수도 있다고 하더라고요.
2️⃣ 2026년 연구에서 두 모델 다 은하 중심 별들의 궤도를 거의 똑같이 설명했어요.
3️⃣ 포톤 링이라는 빛의 고리가 있느냐 없느냐가 결정적 차이인데, 아직 관측이 안 됐어요.
솔직히 이게 맞는 건지 아닌 건지는 판단할 문제는 아닌 것 같아요. 다만 "당연히 블랙홀이지"라고 생각했던 게 아직 100% 확정이 아니었다는 건 좀 신기하긴 하더라고요. 망원경 기술이 더 좋아지면 답이 나올 텐데, 그때 교과서가 바뀌는 걸 볼 수도 있을 것 같아요. 아니면 역시 블랙홀이 맞았다는 결론이 나올 수도 있고요. 어느 쪽이든 결과가 나오는 과정 자체가 꽤 흥미로울 것 같아요.
자주 묻는 질문 (FAQ)
Q1. 페르미온이 뭔가요?
A. 전자나 양성자 같은 입자를 통틀어서 부르는 이름이에요. 우리 몸을 이루는 입자 대부분이 페르미온이에요.
Q2. 페르미온 덩어리도 주변을 빨아들이나요?
A. 중력이 매우 강해서 주변을 끌어당기는 건 비슷한데, 빛이 영원히 갇히는 경계가 없다는 게 블랙홀과 달라요.
Q3. 2022년에 찍은 블랙홀 사진은 뭐였던 건가요?
A. EHT가 찍은 건 맞는데, 페르미온 덩어리 주변에서도 비슷한 그림자가 생길 수 있어서 사진만으로는 확정이 어렵대요.
Q4. 언제쯤 뭔지 알 수 있나요?
A. GRAVITY 장비나 차세대 EHT가 포톤 링을 관측하면 단서가 될 수 있대요. 정확한 시점은 아직 모르지만 수년 내 윤곽이 잡힐 수도 있다고 해요.
이후 새로운 관측 결과나 연구 발표에 따라 내용이 달라질 수 있으니, 최신 정보는 공식 출처를 확인하세요.
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