제임스 웹 망원경, 블랙홀 미스터리 풀까
2021-11-06 10:44

12월 우주로 발사되는 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 초대질량 블랙홀의 수수께끼를 풀기 위한 국제 프로젝트에 동원된다.

미 항공우주국(NASA)은 최근 공식 홈페이지를 통해 오는 12월 18일 발사가 예정된 제임스 웹 우주망원경이 은하수 중심에 자리한 초대질량 블랙홀 관측 프로젝트에 참여한다고 밝혔다.

NASA 관계자는 “JWST는 운용 첫해 은하 중심의 초거대 블랙홀의 미스터리에 접근한다”며 “초대질량 블랙홀의 정체를 밝히기 위한 국제 프로젝트 ‘이벤트 호라이즌 텔레스코프(EHT)’의 중추 역할을 해낼 것”이라고 설명했다.

EHT는 NASA나 유럽우주국(ESA) 등이 보유한 전파망원경을 집결, 한 개의 가상 망원경으로 통합해 진행된다. 보통 방법으로는 들여다볼 수 없는 천체의 구석구석을 관측하기 위한 프로젝트로, 2017년 M87 은하의 블랙홀을 잡아내는 등 괄목할 성과를 냈다.

12월 18일 우주로 날아가는 제임스 웹 우주망원경 <사진=NASA 공식 홈페이지>

NASA 관계자는 “당시 8개 전파망원경이 연계해 우주의 수수께끼였던 초대질량 블랙홀 주변의 상황을 포착할 수 있었다”며 “제임스 웹 우주망원경이 참가하는 EHT 미션은 은하 중심에 위치하는 초대질량 블랙홀 ‘궁수자리 A*’가 목표”라고 전했다.

궁수자리 A*는 M87 블랙홀보다 가까이 있지만 1시간마다 수수께끼의 플레어를 발생시키기 때문에 촬영이 어렵기로 유명하다. 궁수자리 A*의 독특한 플레어는 블랙홀 주위의 입자가 고에너지 상태로 격렬하게 가속되면서 빛이 방출되기 때문으로 추측된다.

NASA의 차세대 심우주 관측 장비 제임스 웹 우주망원경은 달 공전궤도보다 4배 떨어진 우주 공간에 자리를 잡는다. 덕분에 별에 시야를 가리는 일 없이 궁수자리 A*에서 반복되는 플레어 활동을 관측할 것으로 NASA는 전망했다. 지금까지 NASA의 주력 망원경으로 활약한 허블 우주망원경은 지구 저궤도인 고도 559㎞에 떠있다.

특히 NASA는 제임스 웹 우주망원경의 관측 데이터와 EHT의 데이터를 조합하면 보다 선명한 이미지를 얻을 것으로 기대했다. 궁수자리 A*의 플레어 발생 메커니즘이 밝혀지면 블랙홀은 물론 입자물리학과 플라스마물리학, 나아가 태양플레어 연구에도 진척이 있을 것으로 NASA는 기대했다.

EHT가 잡아낸 지구에서 약 5500만 광년 떨어진 M87 블랙홀 <사진=NASA 공식 홈페이지>

우주 학자들이 블랙홀에 주목하는 것은 우주의 가장 극단적인 환경에서 일반상대성이론과 같은 기초이론을 실제로 시험할 수 있기 때문이다. 일반상대성이론에서 블랙홀은 구멍으로 그려졌지만 실제는 우주에서 가장 밀도가 높은 영역이다. 워낙 거대한 중력 때문에 빛조차 헤어나지 못하고 검게 보이는 블랙홀은 망원경으로는 그 주변에서 날아온 빛을 관측하는 게 고작이다.

현재 궁수자리 A*를 추적하는 EHT 연구팀은 향후 제임스 웹 우주망원경의 가동시간을 차츰 늘리면서 플레어를 관측, 일정한 패턴을 특정할 계획이다. 이렇게 얻은 데이터를 다른 블랙홀과 비교해 블랙홀들의 공통된 특징은 물론 각각 독자적인 특성도 규명할 것으로 NASA는 내다봤다.

약 100억 달러(약 11조8650억원)가 투입된 제임스 웹 우주망원경은 1990년 쏘아 올린 허블 우주망원경의 후계 관측기기다. 적외선 관측에 특화돼 기존 망원경보다 먼 거리의 천체를 탐색할 수 있다. 망원경 이름은 NASA의 2대 국장 제임스 에드윈 웹에서 땄다.

정이안 기자 anglee@sputnik.kr 

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