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[우왕좌왕 우주야그] 미니 블랙홀을 발견했다?




쌍성 XTE J1650-500의 짝별에서 가스를 빨아들이는 블랙홀의 상상도. 태양보다 3.8배 무거운 이 블랙홀은 지금까지 발견된 것 중에서 가장 작은 블랙홀이다. (사진제공=NASA)

초등학생도 이름을 아는 블랙홀. 빛조차 빨아들이는 신비한 천체라는 명성 때문에 검은 베일에 싸여 있을 뿐 아니라 우리의 호기심과 상상력을 자극한다. 블랙홀은 무거운 별이 최후에 중심 연료를 다 타우고 나면 자체 중력에 못 이겨 생긴다고 알려져 있다. 지난주 국내외 언론에서는 우주에서 가장 작은 블랙홀을 발견했다는 소식을 전했다.

미국항공우주국(NASA) 고다드우주비행센터 니콜라이 샤포슈니코프 연구팀은 3월 31일 로스앤젤레스에서 열린 미국천문학회에서 태양 질량보다 3.8배 무겁고 지름이 24km에 불과한 블랙홀을 발견했다고 발표했다. 이 블랙홀은 지금까지 발견한 블랙홀 중에서 가장 작다는 평가를 받는다.

연구팀은 미국의 X선우주망원경인 RXTE(Rossi X-ray Timing Explorer)를 이용해 은하수에 숨어 XTE J1650-500라는 쌍성을 돌고 있는 블랙홀을 발견했다. 블랙홀은 평범한 짝별로부터 빼앗은 가스에서 X선을 내놓는 것으로 드러났는데, 연구팀은 이 X선의 변화를 관측해 블랙홀의 질량이 태양 질량의 3.8배임(질량 오차는 태양 질량의 0.5배)을 알아냈다.

별의 최후는 진화 마지막 단계의 질량에 따라 달라진다. 태양 질량의 1.4배 이하면 백색왜성이 되고, 이보다 무거우면 중성자별이 되며 좀 더 무거우면 블랙홀이 된다. 천문학자들은 중성자별과 블랙홀의 경계를 태양 질량의 1.7~2.7배로 추정하고 있다. 앞으로 별의 시체인 블랙홀 가운데 더 작은 것도 발견될 수 있는 셈.





일부 언론에서는 이번 블랙홀을 ‘미니 블랙홀’이라고 보도하기도 했지만 이는 맞는 표현이 아니다. 사실 미니 블랙홀은 태초에 생길 수 있는 원자만 한 원시블랙홀이다. 러시아의 야코프 젤도비치와 영국의 스티븐 호킹이 빅뱅 이후 원자보다 작은 미니 블랙홀이 수없이 많이 탄생할 수 있다고 제안했다. 물론 아직까지 미니 블랙홀이 발견된 적은 없다.

과학자들은 곧 가동에 들어가는 거대강입자가속기(LHC)에서 미니 블랙홀이 생겨날지 모른다고 기대하고 있다. 하지만 미니 블랙홀은 탄생한다 해도 1초도 안 돼 빛을 뿜어내며 사라진다고 한다.

그렇다면 가장 큰 블랙홀은 어떤 것일까. 과학자들은 거의 모든 은하 중심에 거대블랙홀이 자리하고 있다는 데 동의하고 있다. 우리은하 중심에도 태양 질량의 400만 배쯤 무겁고 지름이 약 2000만km인 거대블랙홀이 있는 것으로 알려져 있다. 현재까지 알려진 가장 무거운 블랙홀은 태양 질량의 180억 배나 무거운 거대블랙홀이라고 한다.

블랙홀의 크기는 ‘사건의 지평선’으로 정의된다. 사건의 지평선을 지나면 빛조차 빠져나올 수 없다. 그래서 블랙홀은 ‘검은 구멍’이라 불린다. 블랙홀 근처에서 사람이 스파게티처럼 늘어나 살아남기 힘들지만 블랙홀에서 멀리 떨어진 곳이라면 안전하다. 한국 최초의 우주인이 탄생하는 마당에 이런 블랙홀이 발견됐다고 걱정하는 것은 기우에 불과하다는 뜻이다.

| 글 | 이충환 기자ㆍcosmos@donga.com |



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