지금까지 지구에서 가장 가까운 블랙홀은 지구에서 약 1,560광년 떨어진 ‘가이아BH1(Gaia BH1)’ 이라고 알려져 있습니다. 그러나 최근 이탈리아 파도바대학 스테파노 토르니아멘티 박사가 이끄는 국제 연구팀이 9월 11일 ‘영국 왕립 천문학회 월보(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)’ 에서 태양계에서 가장 가까운 산개성단인 히아데스 성단에서 블랙홀이 존재 할 가능성이 있다고 발표했습니다.
히아데스 성단은 약 150광년 떨어진 가까운 성단인데, 산개성단(별이 드문드문 떨어져 있는 별의 수가 적은 성단)으로 지구의 하늘에서 관측하려면 황소자리 근처에서 볼 수 있는 성단입니다.
C41(히아데스 성단) – 출처 : Jose Mtanous
그런데 이 히아데스 성단에서 블랙홀이 존재 할 수 있다는 증거가 여럿 발견되었는데요. 블랙홀은 태양의 적어도 수십배의 별들이 죽음을 맞이하면 생기는 천체로, 빛조차 빠져나오지 못하는 강력한 중력을 가지는 천체입니다. 이 때문에 2개 이상의 블랙홀끼리 서로를 중력으로 잡아 끌며 공전하기도 하는데, 이때 강력한 중력에 의해 중력파가 발생되는 것을 2015년에 관측하기도 하였습니다.
이러한 특성을 기반으로 연구팀은 히아데스 성단의 모든 별들을 관측하기 시작했고, 유럽우주기구(ESA)의 가이아 위성을 통한 정확한 관측 데이터를 토대로 성단 내의 별들의 운동 방향, 위치, 속도 등을 정확하게 측정하였습니다. 이를 통해 정리한 천체들의 움직임을 기반으로 히아데스 성단 주변 우주 환경을 추정하는 시뮬레이션을 진행하였는데, 2~3개의 소형 블랙홀이 존재할 경우 현재의 운동 패턴과 동일한 방식으로 움직인다는 결과를 도출하였다고 합니다.
토르니아멘티 박사는 “이 시뮬레이션 결과는 현재 또는 최근까지 블랙홀이 히아데스성단 중심에 존재해야만 성단이 현재와 같은 질량과 크기, 별들의 상태를 나타낼 수 있다는 것을 보여준다”고 말했다. 또한 “이 결과는 블랙홀이 히아데스성단 내에 여전히 존재하거나 성단과 매우 가까운 곳에 있음을 시사한다”며 “이것이 확인되면 히아데스성단 블랙홀은 가이아 BH1보다 태양계에서 훨씬 더 가까운 블랙홀이 된다”고 언급했습니다.
공동 연구자인 스페인 바르셀로나대학 마크 질레스 교수는 “이 연구 결과는 블랙홀의 존재가 성단 진화에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 성단이 중력파 방출원에 어떻게 기여하는지 이해하는 데 도움이 된다”며 “이를 통해 블랙홀이라는 신비한 천체가 은하계 전제에 어떻게 분포돼 있는지에 대한 통찰력도 얻을 수 있을 것”이라고 말했습니다.
이런 연구들을 통해 블랙홀과 우주에 대한 더욱 다양한 연구가 진행되어 새로운 과학적 성과가 나왔으면 하는 바램입니다.
◆ 논문 출처 : Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 524, Issue 2, September 2023, Pages 1965–1986, https://doi.org/10.1093/mnras/stad1925