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천문연, 인류 사상 최초로 관측한 M87 블랙홀의 제트 자기장 강도 측정 성공

기사입력 : 2023년08월30일 09:42

최종수정 : 2023년08월30일 09:42

기존 대비 100배 먼 거리의 자기장 강도 추정

[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 국내 연구진이 인류 사상 최초로 관측한 M87 블랙홀의 제트에서 방출되는 자기장 강도를 측정하는 데 성공했다.

한국천문연구원은 공동 참여한 국제 공동 연구팀이 M87 블랙홀 제트의 자기장 강도 추정에 성공했다고 30일 밝혔다.

M87에서 뿜어져 나온 제트의 복사냉각 분포도 [자료=한국천문연구원] 2023.08.30 biggerthanseoul@newspim.com

M87은 블랙홀은 지난 2019년 사건지평선망원경(이하 EHT, Event Horizon Telescope)으로 인류 사상 최초로 관측한 블랙홀이다.

천문학자들은 블랙홀로부터 방출되는 제트의 형성에는 자기장이 깊게 관여할 것이라 추측하고 있다. 이제까지 제트의 자기장 강도는 제트의 밀도가 높은 블랙홀 근처에서만 제한적으로 추정이 가능했는데, 블랙홀로부터 멀리 떨어진 제트의 자기장 강도를 추정한 것은 이번이 처음이다.

이번 연구에는 천문연의 한국우주전파관측망(KVN, Korea VLBI Network)과 일본국립천문대의 일본우주전파관측망(VERA Array)이 공동으로 운영하는 7개의 전파망원경으로 구성된 한일공동 우주전파관측망(KaVA, KVN and VERA Array)이 활용됐으며 22GHz와 43GHz 주파수대로 준동시 관측이 진행됐다.

연구팀은 제트가 방출되는 과정에서 제트 내의 플라즈마가 냉각되는 싱크로트론 복사냉각 현상을 분석해 자기장 강도를 추정하는 데 성공했다. 복사냉각은 자기장 강도의 제곱에 반비례하므로 서로 다른 주파수대(22GHz, 43GHz)에서 관측한 복사냉각 분포를 분석하면 자기장 강도를 추정할 수 있다. 

연구팀은 블랙홀로부터 약 2-10광년(약 900-4,500 슈바르츠실트 반지름) 떨어진 거리에서 제트의 자기장 강도를 0.3에서 1가우스(Gauss)로 추정했다. 이는 M87 제트의 자기장이 블랙홀 중심부에서부터 약 10광년의 거리까지 방출되는 동안 다른 외부 요인으로 인해 크게 소실되지 않았다는 것을 말한다.

노현욱 천문연 박사는 "KaVA 준동시 관측을 통해 초대질량블랙홀 중심부에서 멀리 떨어진 제트의 자기장 강도를 파악할 수 있었다"며 "이를 통해 제트 자기장의 전반적인 분포를 파악하고 기존 제트 이론 연구와 비교해 제트 형성 기작을 검증해나갈 것"이라고 말했다.

biggerthanseoul@newspim.com

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