[대구=이데일리 홍석천 기자] 물질을 빠르게 빨아들이면서도 강력한 플라스마 줄기인 ‘제트’를 내뿜는 블랙홀의 구조를 설명할 관측 결과가 나왔다. 차갑고 얇은 원반 안쪽에 형성된 고온의 물질 흐름이 제트 생성 영역과 연결돼 있다는 분석이다.

경북대는 지구시스템과학부 조일제 교수가 참여한 국제공동연구팀이 활동성은하핵 ‘3C120’을 X선과 전파로 정밀 관측해 이 같은 결과를 얻었다고 20일 밝혔다. 연구에는 일본 도호쿠대 노다 히로후미 부교수와 나고야시립대 하다 카즈히로 부교수 등이 참여했다.

일부 초대질량 블랙홀은 빛의 속도에 가까운 상대론적 제트를 방출한다. 블랙홀의 회전 에너지가 자기장을 통해 제트로 전달된다는 이론이 유력하지만, 물질을 빠르게 흡수하는 환경에서 강력한 제트가 함께 나타나는 이유는 난제로 남아 있었다. 차갑고 얇은 강착원반이 블랙홀 가까이까지 이어지면 제트 생성을 억제할 것으로 예상됐기 때문이다.

연구팀은 X선 관측위성 ‘XRISM’과 세계 여러 전파망원경을 연결하는 초장기선 전파간섭계(VLBI)를 활용했다. 서로 다른 파장대의 관측을 결합해 블랙홀 주변 물질의 상태와 제트의 위치를 분석했다.

그 결과 차갑고 얇은 강착원반은 블랙홀 반지름의 약 20배 거리에서 끝나고, 그 안쪽은 수억 도의 고온 강착 흐름으로 바뀌는 것으로 나타났다. 고해상도 전파관측에서는 제트의 기원이 이 고온 영역과 직접 연결돼 있음을 확인했다.

연구팀은 물질 유입률이 높더라도 원반 안쪽이 고온 흐름으로 전환되면 강력한 제트를 만들 수 있는 환경이 형성될 수 있다고 해석했다. 블랙홀의 물질 흡수와 에너지 방출을 함께 이해할 단서를 제시한 것이다.

조 교수는 “차세대 X선 시설과 전파망원경의 공동관측을 확대하고 수치 시뮬레이션과 비교하면 강착과 제트 생성 과정을 더 종합적으로 이해할 수 있을 것”이라며 “은하와 블랙홀이 서로 영향을 주고받으며 진화한 과정을 규명하는 데도 단서가 될 것으로 기대한다”고 말했다.