끊임없이 빛나는 블랙홀, 은하 중심에서 무슨 일이?

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우리 은하 중심에는 끊임없이 변화하는 거대한 블랙홀이 존재한다. NASA의 제임스 웹 우주망원경(JWST)을 통해 천문학자들은 초질량 블랙홀 궁수자리 A* (Sgr A*)에서 지속적으로 발생하는 강력한 플레어(flares)를 포착했다. 기존 예측보다 훨씬 불규칙적이고 역동적인 활동이 확인되면서, 블랙홀의 성질과 그 주변 환경을 이해하는 데 있어 중요한 전환점이 될 것으로 보인다.

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이번 연구는 노스웨스턴 대학이 주도했으며, 천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)에 발표되었다. 연구진은 궁수자리 A*의 강착(흡착) 디스크에서 예상보다 훨씬 더 활발한 에너지 방출이 발생하고 있음을 확인했다.

 

 

 

 

우주에서 벌어지는 불꽃놀이

연구팀은 JWST의 근적외선 카메라(NIRCam)를 사용해 2023년부터 2024년까지 총 48시간 동안 궁수자리 A*를 관측했다. 그 결과, 블랙홀 주변에서 하루 5~6회의 강한 플레어가 발생했으며, 그 사이에도 끊임없이 작은 깜빡임이 이어졌다.

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연구를 주도한 노스웨스턴 대학의 천문학자 파하드 유세프-자데흐 교수는 "플레어는 초질량 블랙홀에서 흔히 발생하지만, 궁수자리 A*는 특히 독특한 모습을 보인다. 우리가 관측할 때마다 새로운 변화를 보여주며, 한 번도 같은 상태를 유지한 적이 없다"고 밝혔다. 이는 블랙홀이 단순한 고정된 구조물이 아니라, 끊임없이 변화하는 역동적인 천체임을 의미한다.

 

 

 

 

짧은 섬광 강렬한 폭발, 블랙홀을 움직이는 두 가지 힘

과학자들은 블랙홀에서 발생하는 플레어가 두 가지 서로 다른 과정에서 비롯된다고 보고 있다. 짧고 희미한 깜빡임은 강착 디스크 내부에서 발생하는 난기류와 관련이 있다. 뜨거운 플라스마가 자기장에 의해 압축되면서 순간적으로 에너지를 방출하는데, 이는 태양 표면에서 관측되는 태양 플레어와 유사한 현상이다.

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반면, 더 크고 강렬한 플레어는 자기 재연결(magnetic reconnection) 현상에 의해 발생하는 것으로 보인다. 자기 재연결은 강한 자기장이 꼬이면서 에너지가 폭발적으로 방출되는 과정이다. 유세프-자데흐 교수는 이를 "전기 스파크와 같은 원리"라고 설명하며, 블랙홀 주변의 강력한 자기장이 엄청난 에너지를 순간적으로 방출하는 중요한 원인이라고 분석했다.

 

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블랙홀 연구의 새로운 시대가 열리다

이번 연구는 블랙홀의 복잡한 물리적 특성을 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다. 궁수자리 A*는 기존 예측보다 훨씬 더 활동적이며, 일정한 패턴 없이 끊임없이 변하고 있다. 이러한 특성은 블랙홀 주변 환경이 얼마나 동적이며, 은하 중심이 얼마나 극적인 변화를 겪고 있는지를 보여준다.

 

JWST의 지속적인 관측을 통해 블랙홀과 그 주변 환경이 어떻게 진화하는지 더욱 자세히 연구할 수 있을 것이다. 연구진은 향후 추가 관측을 통해 궁수자리 A*의 활동성을 더욱 정밀하게 분석하고, 블랙홀이 우리 은하의 형성과 진화에 어떤 영향을 미치는지를 밝혀낼 계획이다.

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돌연변이가 발생하는 중요한 이유