인터뷰: 노벨상 수상자 라인하르트 겐젤이 보는 우리 블랙홀의 첫 번째 이미지

문광주 기자 / 기사승인 : 2022-05-13 22:24:39
  • -
  • +
  • 인쇄
3'00" 읽기
"우리 관찰에 대한 놀라운 확인"

인터뷰: "우리 관찰에 대한 놀라운 확인"
노벨상 수상자 라인하르트 겐젤, 우리 블랙홀의 첫 번째 이미지

* 독일의 과학전문 미디어가 최근에 확인된 블랙홀의 첫번째 이미지에 대해 독일 막스플랑크 협회가 2020 노벨상 수상자 Reinhard Genzel 외계물리연구소장과 인터뷰한 기사 원문을 번역했다.

천문학자 라인하르트 겐젤(Reinhard Genzel)은 항성 운동을 사용해 우리 은하 중심에 초거대질량 블랙홀의 존재를 증명한 최초의 사람 중 한 명이다. 그는 이 공로로 2020년 노벨상을 받았다. 이벤트 호라이즌 망원경으로 촬영한 블랙홀의 첫 번째 이미지로 천문학자들은 이제 처음으로 블랙홀을 직접 볼 수 있게 했다. 인터뷰에서 Genzel은 녹음이 궁수자리 A*에 대해 무엇을 보여주고 그것이 예측과 얼마나 잘 일치하는지 설명한다. 

▲ 칠레의 ALMA 망원경은 공동 관측을 통해 이제 처음으로 블랙홀을 볼 수 있게 된 8개의 전파 관측소 중 하나다. © ESO, José Francisco Salgado(josefrancisco.org)/ EHT Collaboration


EHT(Event Horizon Telescope)를 통해 천문학자들은 이제 우리 은하 중심에 있는 블랙홀을 처음으로 볼 수 있다. 막스 플랑크 외계 물리학 연구소 소장인 천문학자 라인하르트 겐젤(Reinhard Genzel)은 30년 넘게 중력 거인 '궁수자리 A*'를 목표로 삼고 있다. 그는 칠레에 있는 유럽 남방 천문대의 초대형 망원경으로 빛 주위의 나방처럼 보이지 않는 물체 주위를 맴도는 별의 움직임을 관찰한다. 2020년에는그 결과로 노벨 물리학상을 받았다.

▲ 막스 플랑크 외계 물리학 연구소의 라인하르트 겐젤은 궁수자리 A*에 대한 연구로 2020년 노벨상을 수상했다. © Jan Greune

인터뷰에서 Genzel은 이제 EHT 협업의 가장 최근 결과를 분류했다.

자신의 측정 배경에 대해 은하 중심의 그림을 어떻게 평가하는가?
Reinhard Genzel:
이 이미지는 매우 좋은 결과이며 적외선에서 우리의 초정밀 관찰을 훌륭하게 확인시켜준다. 블랙홀 궁수자리 A* 주위의 별들의 공전 운동에서 우리는 0.1%의 정확도로 질량을, 0.2%의 정확도로 지구까지의 거리를 결정했다. 이것으로부터 우리는 블랙홀의 그림자가 26마이크로아크초의 반경을 가져야 한다고 추론했다.
EHT 동료들이 측정한 그림자의 크기는 측정 오차 내에서 이 예측과 매우 잘 일치한다. 그리고 물체의 소위 사건 지평선은 10마이크로아크초의 반경을 가지고 있다. 이 각도에서 1유로짜리 동전이 달에 나타날 것이다. 이 값은 또한 우리 중력 팀이 결정한 400만 태양의 질량을 가진 블랙홀 모델과도 매우 일치한다.

이 데이터에서 무엇을 추론할 수 있는가?


우리가 지금까지 알고 있는 것과 결합하여 이제 블랙홀에 대한 대안적인 물리적 설명을 포함하는 많은 추측을 자신 있게 배제할 수 있다. 여기에는 예를 들어 블랙홀과 질량은 같지만 직경이 훨씬 더 큰 무거운 bosonic 또는 fermionic 기본 입자로 구성된 질량 농도가 포함된다. 또는 은하수 중심부에 밀집해 있는 극도로 조밀한 성단도.

이벤트 호라이즌 망원경으로 관측한 것과 어떻게 다른가?

간섭 측정법도 사용하지만 간단히 말해서 빛을 중첩하는 방법을 사용하지만 유럽 남방 천문대의 초대형 망원경 간섭계에 장착된 중력이라는 장비를 사용하여 적외선 범위에서 작업한다. 세부 해상도는 당연히 지구 크기의 가상 망원경과 거의 같은 이벤트 호라이즌 망원경만큼 높지 않다. 그러나 그것은 좋은 측면도 있다. 우리는 짧은 거리에서 블랙홀 주위를 소용돌이치는 가스의 밝기 변동을 관찰할 수 있었다. 이것은 20마이크로아크초의 매우 높은 세부 해상도를 가진 이벤트 호라이즌 망원경의 문제였다. 문제의 지속적인 가변성으로 인해 이미지가 흐려지기 때문이다.
먼저 결과, 이제 사진 - 더 이상 관찰할 것이 없다고 생각할 수도 있다...
아니, 전혀! 예를 들어, 우리는 블랙홀이 얼마나 빨리 회전하는지, 즉 그 회전이 무엇인지 알고 싶다. 이것은 그림에서 유추할 수 없다. 그리고 회전 평면의 기울기도 불확실하다.

이러한 양에 대한 지식이 중요한 이유는 무엇인가?

일반 상대성 이론에 따르면 블랙홀은 질량과 각운동량, 즉 스핀으로만 특징지어진다. 또한, 이러한 객체에는 소위 노헤어 정리가 적용된다. 이것은 사건의 지평선, 즉 경계면에 있는 블랙홀이 국부적인 구조를 가지고 있지 않다는 것을 의미한다. 요컨대: 언급된 두 가지 양, 즉 질량과 회전을 안다면 작업이 완료된 것이다. 그러면 블랙홀을 완전히 설명한 것이다.

그러면 모든 수수께끼가 풀릴까요?

이론에 따르면 블랙홀의 핵심에는 소위 특이점이 있기 때문에 정확하지 않다. 상대성 이론에 따르면 이것은 무한히 높은 질량과 무한히 강한 중력장을 가진 점으로, 더이상 시공이 정의되지 않는다. 이 특이점은 접근할 수 없으며 누군가가 지금 또는 미래에 그것을 연구할 수 있는지 알 수 없다. 이 문제를 통과해야 한다.

출처 : Max-Planck-Gesellschaft

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]

  • 글자크기
  • +
  • -
  • 인쇄
뉴스댓글 >

주요기사

+

많이 본 기사

Basic Science

+

Technology

+

Photos

+