한국천문연구원(원장: 박필호. 이하 천문연)은 블랙홀 이중성인 백조자리 X-3을 관측하여 블랙홀 제트에 관한 이론을 증명하는 관측에 성공하였다. 세계 최초로 관측한 이 연구와 관련된 논문은 7월 20일자 천체물리학저널(Astrophysical Journal)에 게재 되었다.

• 블랙홀에서는 간헐적으로 물질을 방출하는 현상인 제트가 발생하는데 이 때 블랙홀 주변의 밝기가 보통 때 보다 수백에서 수천만 배 정도로 급격히 밝아졌다가 다시 어두워진다. 그 동안 학계에서는 이 제트 현상이 언제 발생하는지 추측은 하고 있었으나, 짧은 순간이기 때문에 관측하기 어려웠다. 천문연의 김정숙, 김순욱 연구팀은 한국천문연구원의 KVN 우주전파관측망과 일본국립천문대의 VERA 우주전파관측망 통해 관측한 X-선의 에너지 변화를 분석하여 분출 순간의 관측에 성공하였다.
• ※ KVN : Korea VLBI Network, 한국우주전파관측망. 한국천문연구원이 서울, 울산, 제주에 설치한 직경 21m 전파망원경 네트워크로 세 망원경을 연결하여 직경 500km 효과를 내는 관측망.
• ※ VERA :VLBI Exploration of Radio Astrometry.일본우주전파관측망. KVN과 연계하면 직경 2,000km의 효과를 기대할 수 있다.
• 블랙홀에서 발생되는 제트에 관한 유력한 이론에 의하면 블랙홀의 제트는 에너지가 강한 X-선과 에너지가 약한 X-선의 강도 비율에 밀접한 연관이 있는 것으로 알려졌다. 하지만 블랙홀 제트의 분출은 간헐적이고 또한 그 변화 순간이 몇 시간 또는 며칠 동안으로 짧기 때문에 실제 관측이 어려운 상황이었다.
• 하지만 천문연 연구진은 블랙홀 제트의 분출 시점을 이론적으로 예측하고 1-2년의 분출 주기 중에서 3시간에 불과한 백조자리 X-3의 제트 분출이 시작되는 순간을 관측하는데 성공한 것이다.
• ※ 블랙홀의 존재는 블랙홀 자체를 관측하는 것이 아니라 블랙홀로 물질이 빨려 들어가는 물질이 주변에서 발생하는 전파 및 X-선, 감마선 등을 관측하여 알 수 있게 된다. 블랙홀은 서로 마주보며 돌고 있는 동반성에서 물질을 끌어당기는데 이 때 모든 물질이 블랙홀로 흡수되지는 않고 대부분은 블랙홀 주변을 회전하며 원반을 만들게 된다. 이 원반에 축적된 물질이 일정한 밀도와 온도에 이르게 되면 블랙홀의 자기장 방향에 따라 원반의 수직으로 물질을 분출하게 된다. 이 현상을 블랙홀의 제트라고 한다. 이 때 에너지가 강한 X-선이 에너지가 약한 X-선 보다 강도가 세진다.
• 이 논문의 제1저자인 김정숙 연구원은 김순욱 연구원과 함께 지난 4월 천체물리학저널에 별 탄생의 최신이론을 최초로 증명하는 논문을 게재하였다.(4월 29일자 천문연 보도자료 참조) 이번 연구 결과를 발표하게 됨으로써 별의 탄생과 종말이라는 전혀 다른 두 분야의 논문을 모두 발표하게 되었다. 김정숙 연구원은 8월 박사 학위를 취득할 예정인데, 국내 최초로 그리고 한국 여성으로는 최초로 블랙홀 마이크로퀘이사 분야의 박사학위 수여자가 된다. 별의 탄생과 종말(시작과 끝)이라는 전혀 다른 두 극단의 분야를 박사학위 주제로 동시에 다루는 예는 세계적으로도 매우 드물다. 김정숙 박사는 “블랙홀에서 이번에 관측한 것과 같은 제트분출이 일어나는 것은 보통 1-2년 사이에 며칠 정도여서 4년간 수차례 실패했었다. 하지만 포기하지 않고 계속 시도하여 마침내 관측에 성공하고 논문이 나오게 되어 매우 기쁘다” 고 말했다. 또한 김순욱 박사는 “현재 상대론적인 제트 발생 과정에는 여전히 설명되지 않은 수많은 의문들이 남아있어서 차례차례 그 수수께끼들을 풀어갈 예정이다.”라고 포부를 밝혔다.

■ 첨부 동영상 링크
Microquasar GRO J1655-40 = Black Hole & Companion Star
Fermi Telescope Detects Gamma-Rays from Cygnus X-3

■ 첨부파일
백조자리_X-3_2007_보도자료