우리 은하 한복판에는 궁수자리 A*라는 거대한 블랙홀이 있다. 나는 그게 뭐든 다 빨아들이는 괴물일 줄 알았다.
파보니 정반대였다. 눈앞에 먹이가 있는데도 거의 굶고 있는 블랙홀이었다.
다 빨아들이는 무서운 존재라기보다, 의외로 조용한 거인이었다. 하나씩 쉽게 풀어봤다.
궁수자리 A*는 어디 있는 어떤 블랙홀인가
궁수자리 A*는 지구에서 약 2만 6천 광년 떨어진 우리 은하 한가운데에 있다. 무게는 태양을 약 400만 개 합친 정도다.
지구에서 볼 때 궁수자리 방향에 있어서 이런 이름이 붙었다. 뒤에 붙은 별표는 특별히 눈에 띄는 전파원이라는 표시다.
2만 6천 광년은 상상하기 어려운 거리다. 빛의 속도로 달려도 2만 6천 년이 걸린다는 뜻이다.
태양 400만 개라니 감이 잘 안 온다. 그 어마어마한 무게가 한 점에 몰려 있는 셈이다.
우리 태양계도 저 멀리서 이 블랙홀 둘레를 아주 천천히 돌고 있다.
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 위치 | 우리 은하 한가운데 |
| 거리 | 약 2만 6천 광년 |
| 무게 | 태양 약 400만 개 |
| 첫 사진 | 2022년 (EHT) |
궁수자리 A*는 먹이가 있는데 왜 굶주렸나
궁수자리 A*는 크기에 비해 아주 어둡다. 낼 수 있는 밝기의 아주 일부만 겨우 낸다.
이상한 건 먹이가 없어서가 아니라는 점이다. 블랙홀에서 조금 떨어진 곳엔 가스가 꽤 있다.
그런데 그 가스 대부분이 안쪽까지 못 간다. 중간에 막히거나 도로 튕겨 나간다고 한다.
뷔페 앞에 앉아서 깨작깨작 먹는 사람 같다. 음식은 잔뜩 쌓여 있는데 정작 입에 들어가는 건 얼마 없다.
이렇게 조금밖에 못 먹으니 힘도 약하다. 그래서 강한 물줄기를 뿜는 다른 블랙홀과 달리, 궁수자리 A*는 유난히 조용하다.
이렇게 얌전한 블랙홀을 두고 학자들은 잠자는 거인이라 부르기도 한다.
왜 이렇게 못 먹는지는 아직 다 풀리지 않은 수수께끼다. 학자들도 궁금해하는 대목이다.
덕분에 우리는 안전하다. 이 블랙홀이 우리 은하를 통째로 삼킬 걱정은 안 해도 된다.
궁수자리 A*의 무게는 어떻게 쟀나
궁수자리 A*의 무게 태양 400만 개는 옆을 도는 별을 보고 알아냈다. 블랙홀은 안 보여도 그 주변 별은 보인다.
회전목마를 떠올리면 쉽다. 가운데 축이 안 보여도, 말이 도는 모습만 보면 축이 얼마나 센지 짐작할 수 있다.
천문학자들은 S2라는 별이 궁수자리 A* 둘레를 도는 길을 수십 년간 쫓았다. 그 도는 모습으로 블랙홀 무게를 계산했다.
이 별은 블랙홀 둘레를 한 바퀴 도는 데 약 16년이 걸린다. 아기가 태어나 중학생이 될 동안 겨우 한 바퀴다.
블랙홀 바로 옆이라 별이 어마어마하게 빨리 돈다. 가장 가까이 붙었을 때는 초속 7650km까지 빨라졌다.
이 관측으로 두 과학자가 2020년 노벨 물리학상을 받았다. 블랙홀을 직접 못 봐도 곁의 별로 무게를 잰다는 게 나는 참 신기했다.
궁수자리 A*가 M87보다 찍기 어려웠던 이유
궁수자리 A*는 M87 블랙홀보다 훨씬 가까운데도 사진은 더 늦게 나왔다. 2022년에야 겨우 찍혔다.
가장 큰 이유는 변덕이다. 이 블랙홀 둘레는 몇 분 만에 밝아졌다 어두워졌다 한다.
촛불이 바람에 깜빡이는 것과 비슷하다. 깜빡이는 걸 오래 찍으면 사진이 흐릿하게 뭉개진다.
반대로 M87은 며칠씩 가만있어서 찍기 쉬웠다. 궁수자리 A*는 찍는 내내 흔들려서 애를 먹었다.
우리 은하 한가운데가 가스와 먼지로 빽빽한 것도 한몫했다.
그래서 전 세계 전파망원경 여러 대를 하나로 이어, 지구만 한 가상 망원경을 만들어 찍었다.
그렇게 겨우 흐릿한 도넛 모양을 건졌다. 그거면 블랙홀이 거기 있다는 증거로 충분했다.
궁수자리 A*는 조용해도 자석 힘은 세다
2024년 관측에서 궁수자리 A* 둘레에 강한 자석 힘이 소용돌이친다는 걸 알아냈다. 자석 힘은 곧 자기장이다.
조용한 블랙홀이라도 속은 마냥 잠잠하지 않았다. 자석 힘이 주변 물질을 밀고 당기고 있었다.
천문학자들은 빛의 결을 분석해서 이 자석 힘을 읽어냈다. 조용하다고 심심한 블랙홀은 아니었던 셈이다.
이 모습이 M87 블랙홀에서 본 것과 닮았다. 인류가 처음 찍은 M87 사진과 나란히 보면 성격 차이가 잘 보인다.
우리 은하 한복판에 이렇게 얌전한 거인이 앉아 있다는 게 나는 아직도 신기하다.
다음에 은하수 사진을 보면 그 한가운데를 한 번 더 들여다보게 될 것 같다.
자주 묻는 질문
Q1. 궁수자리 A*는 어디 있는 블랙홀인가
A. 지구에서 약 2만 6천 광년 떨어진 우리 은하 한가운데에 있는 거대한 블랙홀이다. 무게는 태양 약 400만 개다.
Q2. 왜 굶주린 블랙홀이라고 하나
A. 주변에 가스가 있는데도 대부분을 못 삼켜서다. 뷔페 앞에서 깨작대듯 조금만 먹어서 아주 어둡다.
Q3. 안 보이는 블랙홀 무게를 어떻게 쟀나
A. 곁을 도는 S2라는 별의 움직임을 보고 계산했다. 회전목마 축을 말의 움직임으로 짐작하는 것과 같다.
Q4. 더 가까운데 왜 M87보다 늦게 찍혔나
A. 촛불처럼 몇 분 만에 밝기가 깜빡여서 사진이 흐려진다. M87은 며칠씩 가만있어 찍기 쉬웠다.
Q5. 궁수자리 A*에도 물줄기(제트)가 있나
A. 뚜렷한 제트는 안 보인다. 워낙 조금 먹어 힘이 약해서, M87 같은 강한 물줄기는 뿜지 못한다.
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