잃어버린 바람의 증거는 은하수 블랙홀인 궁수자리 A*에서 발견되었습니다.

새로운 연구에 따르면 2026년 6월 16일 화요일에 발표된 은하수 중심부에 위치한 초대질량 블랙홀에서 나오는 우주 규모의 입자 흐름에 대한 증거가 발견되었습니다. 이 발견은 수십 년 동안 천문학계의 흥미를 끌었던 수수께끼를 풀 수 있습니다.

400만 태양질량에 해당하는 거대한 구조물인 궁수자리 A*는 반세기 이상 동안 과학자들에게 매혹과 당혹감의 대상이었습니다. 우주론 이론에 따르면 블랙홀은 물질을 흡수할 뿐만 아니라 바람이나 에너지 제트의 형태로 일부를 방출해야 합니다. 그러나 궁수자리 A*는 이러한 기대와는 대조적으로 신비롭게도 활동하지 않았습니다. 지난 수십 년간의 광범위한 연구에도 불구하고 바람 방출에 대한 유일한 증거는 20,000년 이상의 기간으로 거슬러 올라가며 최근 활동에 대한 기록은 없습니다. 이로 인해 이 물체는 블랙홀을 이해하는 데 근본적인 변칙성을 갖게 되었습니다.

일리노이 주 에번스턴에 있는 노스웨스턴 대학의 연구 조교수인 마크 고르스키는 궁수자리 A* 특이점을 가장 가깝고 가장 철저하게 분석된 블랙홀로 강조했습니다. 그에 따르면, 주변의 물리학을 고해상도로 관찰할 수 있는 유일한 블랙홀임에도 불구하고, 우주에 있는 대부분의 블랙홀이 그러한 행동을 보이기 때문에 바람이 없는 것처럼 보이는 것은 상당한 역설이었습니다.

5년간의 집중적인 관찰 끝에 고르스키는 역시 노스웨스턴 대학의 물리학 및 천문학 조교수인 레나 무르치코바(Lena Murchikova)와 협력하여 바람이 존재하지 않는다는 증거를 발견했다고 말했습니다. 두 연구원은 블랙홀 주변 지역에 대한 매우 상세한 그래픽 표현을 사용하여 특히 차가운 가스가 없는 광범위한 원추형 형성을 식별했습니다.

6월 4일 The Asphysical Journal Letters에 발표된 이번 발견에 대한 자세한 연구의 공동 저자인 연구원들에 따르면, 이 구조의 존재는 블랙홀 자체에서 직접 방출되는 뜨거운 가스 흐름의 작용으로만 설명될 수 있습니다.

고르스키는 “블랙홀에서 나오는 바람은 헤어드라이어와 비슷한 방식으로 작용한다”고 말했다. 그는 이 뜨겁고 난류적인 공기의 흐름이 더 차갑고 밀도가 높은 물질에 작용하여 주변 가스를 완전히 분해하지 않고 제거하고 가열한다고 설명했습니다. 이러한 방식으로, 연구에서 지적한 바와 같이, 흐름 속의 뜨거운 가스는 차가운 가스를 근처에 분산시킬 때 분명한 흔적을 남겼습니다.

은하 성장에서 에너지 흐름의 역할

집중된 제트나 팽창하는 바람으로 나타나는 유사한 에너지 흐름이 다른 은하의 중심에 위치한 초대질량 블랙홀에서도 관찰되었습니다. 이번 연구에 참여하지 않은 메릴랜드대학교 천문학과 크리스토퍼 레이놀즈 교수는 이러한 흐름이 블랙홀이 어떻게 각각의 은하계에 에너지를 전달하고 발달을 제어하는지에 필수적이라고 강조했다.

레이놀즈는 자신의 평가에서 우리 자신의 초거대 블랙홀에서 이러한 흐름을 탐지하는 것이 역사적으로 어려운 일이었지만 새로운 연구로 상황이 바뀌었다고 지적했습니다. 그는 이 연구가 궁수자리 A*에서 발생한 바람이 주변 가스와 먼지를 통해 퍼졌다는 강력한 증거를 제시한다고 설명했습니다. 비록 과학자들이 바람을 직접 시각화하지는 않았지만 바람의 존재 여부는 의심할 여지가 없습니다. 이는 지구상에서 가장 민감한 전파 망원경에서 거의 5년간의 데이터를 면밀히 분석한 결과로서 놀라운 업적이었습니다.

블랙홀의 특성 이해

블랙홀은 중력이 너무 강해서 빛조차도 그 영역을 벗어날 수 없는 우주 물체입니다. 대부분의 큰 은하에는 중심에 태양보다 수십억 배 더 큰 질량을 가진 초대질량 블랙홀이 있습니다. 더 작은 블랙홀은 죽은 무거운 별의 잔재이지만, 초대질량의 기원은 여전히 ​​집중적인 조사와 거의 이해되지 않는 주제입니다.

사건의 지평선은 블랙홀이 돌아올 수 없는 지점을 표시하며, 그 어떤 것도 탈출할 수 없습니다. 그러나 이 천체 거인들을 공전하는 물질은 마찰과 강력한 조석력의 결과로 가열되고 에너지를 방출하여 전파를 생성하고

칠레에 위치한 고급 ALMA(Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) 전파 망원경을 사용하여 Gorski와 Murchikova는 궁수자리 A*를 둘러싼 차가운 가스로 만들어진 가장 정확한 지도를 만들었습니다. 물체에서 발생하는 모든 무선 간섭을 제거한 후 결과 이미지에서는 길이가 약 3광년이고 개방 각도가 45도인 거대한 공동이 블랙홀을 향해 직접 수렴되는 것으로 나타났습니다.

연구팀은 나중에 NASA의 찬드라 X선 관측소(Chandra X-ray Observatory)를 사용하여 해당 지역의 차가운 가스가 은하 중심에서 발생하는 뜨거운 플라즈마, 즉 전기적으로 충전된 가스에 의해 형성되고 있는지 확인했습니다. Gorski는 차가운 가스와 뜨거운 플라즈마 사이의 강한 상관관계는 하나가 다른 하나와 직접적인 관계에 있지 않으면 존재하지 않을 것이라고 설명했습니다. 그는 비록 직접적으로 움직이는 바람 입자를 관찰하지는 못했지만 그 방향과 에너지를 결정할 수 있었다고 덧붙였습니다.

고르스키는 1970년대 궁수자리 A*의 첫 번째 관측 이후 이 바람의 존재 확인이 50년 이상 지연된 두 가지 근본적인 이유를 지적했습니다. 첫째, 기술 장비는 최근에야 지구와 은하 중심 사이에 있는 성간 가스와 먼지를 관통하는 데 필요한 용량에 도달했습니다. 둘째, 궁수자리 A*는 활동이 적은 단계를 겪고 있으며 이로 인해 바람이 약해지고 결과적으로 물질의 가용성에 따라 강도가 달라지는 초대질량 블랙홀에서 흔히 볼 수 있는 주기적 동작을 감지하기가 더 어려워집니다.

“우리의 연구 결과는 본질적으로 이 블랙홀이 바람을 방출한다는 것을 보여 주며, 이는 일반적인 블랙홀 물리학의 기대와 일치합니다”라고 Murchikova는 말했습니다. 그녀는 바람의 극도로 약함으로 인해 탐지가 어려웠다고 덧붙였습니다. 이는 이러한 우주 물체의 흐름에 대한 이전 관측에서는 전례가 없는 일이었습니다.

무르치코바는 먼 은하계에서 초대질량 블랙홀을 관찰해 극도로 강력한 제트의 존재를 밝혀냈지만 그러한 현상은 드물다고 강조했다. 대부분의 경우 이러한 물체는 상대적으로 고요한 상태를 유지하며 부드러운 “바람”만 방출합니다. 화려한 사건이 없기 때문에 식별이 더 복잡합니다.

연구원의 다음 단계에는 차가운 가스 매핑을 확장하여 더 넓은 지역을 포괄하여 바람의 영향을 보다 완벽하게 분석하는 것이 포함됩니다. 이 그룹은 또한 구름의 역학을 모니터링하고 블랙홀이 흡수하는 가스의 양을 정량화하기 위해 가스가 블랙홀에 접근할 때 가스의 움직임에 대한 “애니메이션”을 만드는 것을 목표로 합니다.

블랙홀 연구에 대한 계시의 영향

초대질량 블랙홀이 바람을 방출하는 메커니즘에 대해서는 아직 알려지지 않은 부분이 많지만, 현재의 가설은 가스 궤도에 따라 물체 주위를 회전하는 자기장의 상호 작용과의 관계를 제안합니다. 이 설명은 연구에 참여하지 않은 오하이오 주립대학교 천문학과 연구 조교수인 댄 윌킨스(Dan Wilkins)가 제시한 것입니다.

윌킨스는 성명서에서 우리 은하계에서 블랙홀에 의해 추진되는 바람의 증거를 발견한 것은 블랙홀 세대를 이해하는 데 혁신적인 관점을 제공한다고 언급했습니다. 더욱이, 이번 발견은 초거대 블랙홀이 가속 성장의 덜 활동적인 단계에서도 계속해서 자신의 은하에 바람을 투사한다는 것을 재확인합니다.

이번 연구에 참여하지 않은 예일 대학교 천문학 및 물리학 교수인 프리얌바다 나타라잔(Priyamvada Natarajan)은 우리 은하 중심 블랙홀이 마침내 물리학에서 이미 알려져 있고 다른 초대질량 블랙홀에서 자주 관찰되는 현상인 제트와 바람의 활동을 나타냈다는 확인을 “흥미로운” 것으로 분류했습니다.

나타라잔은 궁수자리 A*가 오랫동안 은하 중심의 천체 물리학에서 큰 좌절의 원인이었다고 강조했습니다. 매우 상세한 연구를 가능하게 하는 근접성에도 불구하고, 바람의 흔적도 없이 저항할 수 없을 정도로 활동하지 않았습니다. 그녀는 “이번 작업은 그런 인식을 완전히 바꿔놓았다”고 강조하며, 인내심과 철저한 천문관측의 성공 사례를 보여줬다.

이러한 발견에도 불구하고 Natarajan은 몇 가지 문제가 여전히 명확해야 하며 이는 탐색적 기사에서 예상된다고 덧붙였습니다. “저자는 과학계에 새로운 관찰 가능한 변수를 도입했으며 향후 연구는 큰 가치가 있을 것입니다.”라고 그는 결론지었습니다.