전파망원경을 이용한 블랙홀 관찰

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-26

엄청난 이미지 분해능을 달성하기 위해서 전 세계적인 전파망원경 네트워크가 전례가 없는 전 세계적인 협력으로 구축되었다. 이 연구의 목적은 우주에서 가장 기괴한 대상으로 간주되는 블랙홀의 사건지평선(event horizon)을 최초로 영상화하는 것이다. 앨버트 아인슈타인(Albert Einstein)의 일반상대성 이론에서 처음 논의된 블랙홀은 대부분의 사람들이 들어보았던 현상이지만, 실제로 관찰한 사람은 아무도 없다. 블랙홀의 존재에 대한 증거는 광범위할 뿐만 아니라, 셀 수 없을 만큼 많은 관측결과와 실험으로부터 제공되어 왔다. 하지만 지금까지 이러한 우주 중심들 중 하나라도 관찰하는 것은 불가능했다. 그런데 MIT의 헤이스택천문대(Haystack Observatory)에서 연구하고 있는 연구진들 덕분에 블랙홀의 존재를 눈으로 확인하는 일이 이제는 가능해질지도 모른다는 기사가 최근 ‘비즈니스 인사이더(Business Insider)’에 발표되었다. 연구팀이 ‘세기의 영상(image of the century)’이라고 부르는 영상을 얻기 위한 데이터를 수집하기 위해서, 연구진은 사건지평선 망원경(Event Horizon Telescope : EHT)이라는 새로운 망원경 배열을 조합했다. 하와이, 애리조나 및 캘리포니아에 있는 전파 망원경 접시들을 결합함으로써, EHT는 허블우주망원경(Hubble Space Telescope)보다 최대 2,000배까지 더 자세하게 영상을 분해할 수 있다. “본질적으로, 우리는 지구만큼 큰 거울을 가진 가상의 망원경을 제작하고 있다. 우리가 사용하는 각각의 전파 망원경은 거대한 거울의 작은 은도금 조각으로 생각될 수 있다. 그와 같은 은도금 조각들이 충분히 많으면, 영상 제작에 착수할 수 있다”고 EHT의 주연구원인 쉐퍼드 돌먼(Sheperd Doeleman)은 말했다. 연구팀은 초거대 블랙홀(SMBH)을 충분히 높은 분해능으로 조사해서 블랙홀의 사건지평선을 직접 관찰하는데 연구의 초점을 두고 있다. 네트워크로 연결되면 EHT는 본질적으로 지구 크기의 전파망원경이 되고, 연구자들은 초장기선간섭계(very long baseline interferometry : VLBI)에 의해서 밀리미터 파장을 관찰할 수 있다. 연구진의 관측목표는 은하수의 중심에 거주하며 태양 4백만 개의 질량을 가진 초거대블랙홀인 궁수자리A*(SgrA*)와 지구로부터 약 5천만 광년 떨어져 있는 거대 타원 은하인 M87이다. “사건 지평선 망원경은 블랙홀의 사건 지평선의 크기에 상당하는 공간적 척도를 분해하는 최초의 망원경이다. 향후 5년 내로 영상을 얻을지도 모른다는 생각이 무리하다고는 생각되지 않는다”고 UC버클리의 천문학자 제이슨 덱스터(Jason Dexter)는 말했다. 전파 천문학은 다른 영역에서도 과학을 발전시키고 있다. 최근에는 푸에르토리코에 있는 아레시보 전파 망원경(Arecibo radio telescope)을 이용한 연구에서 기록적인 거리에 있는 은하에서 수소 원자가 발견되기도 하였다. 375_250-14_210_0__1_.jpg http://www.photonicsonline.com/doc/will-radio-telescopes-deliver-the-image-of-the-century-0001