천문연 등 국제 공동연구팀, 백조자리 X-1 위치·질량 정밀 측정

VLBA 망원경 측정 "지구에서 7천200광년, 질량은 태양의 21배"

 

백조자리 X-1 쌍성계 상상도: 별질량 블랙홀(오른쪽)과 청색 초거성(왼쪽)이 쌍성계를 이루며 서로 공전하고 있는 모습 [국제전파천문연구센터 제공]

 

인류가 처음으로 발견한 블랙홀은 기존에 알려진 것보다 더 멀리 떨어져 있고 무거운 것으로 확인됐다.

한국천문연구원이 참여한 국제 공동연구팀은 10개의 전파망원경을 연결한 미국 초장기선 간섭계(VLBA) 망원경을 이용해 백조자리 X-1 블랙홀의 정밀한 위치를 측정하는 데 성공했다고 19일 밝혔다.

1964년 처음으로 발견된 백조자리 X-1 블랙홀은 X선 선체이다.

블랙홀과 동반성인 청색 초거성(질량은 태양의 최대 100배, 광도는 태양의 최대 100만배에 이르는 높은 에너지를 방출하는 별)이 쌍성계를 이루며 5.6일을 주기로 서로 공전하고 있다.

    백조자리 X-1의 제트 분출 이미지(오른쪽) [한국천문연구원 제공]

청색 초거성의 물질은 중력장이 강한 블랙홀로 유입되는데, 이렇게 유입된 물질이 블랙홀 주변을 빠르게 회전하면서 강력한 X선을 방출하게 된다.

연구팀은 백조자리 X-1 블랙홀에서 나오는 전파 신호를 관측하는 한편 삼각 시차 측정법을 이용해 지구로부터의 거리를 정밀하게 측정했다.

 백조자리 X-1의 위치와 삼각 시차 측정법 [국제전파천문연구센터 제공]

그 결과 지구에서 백조자리 X-1 블랙홀까지의 거리는 그동안 알려졌던 6천100광년보다 먼 7천200광년으로 확인됐다.

블랙홀의 질량은 태양의 21배로, 기존에 알려진 것보다 50% 더 무겁다는 것을 알아냈다.

백조자리 X-1 블랙홀은 별의 진화 마지막 단계에서 탄생하는 '별질량 블랙홀'로, 무거운 별이 진화해 블랙홀이 되기까지의 성장 과정을 밝히는 데 기여할 것으로 기대된다.

이번 연구의 공동 저자인 일리아 맨델 호주 모나쉬대 교수는 "기존 가설보다 질량이 훨씬 무거운 것으로 볼 때 진화 과정에서 질량 손실이 상대적으로 적었을 것"이라며 "이를 토대로 계산하면 백조자리 X-1 블랙홀은 수만 년 전 태양 질량의 60배에 달하는 별이 붕괴해 만들어졌을 것으로 보인다"고 설명했다.

정태현 천문연 박사는 "세계에서 유일하게 4개 주파수 대역을 동시 관측할 수 있는 한국우주전파관측망(KVN)을 이용해 후속 블랙홀인 백조자리 X-3에 대한 연구를 이어갈 계획"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 권위 있는 국제 학술지 '사이언스'(Science) 전날 자에 실렸다. 연합뉴스

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