블랙홀 실체, 국내 연구진이 관측 데이터 분석

사상 최초 '블랙홀' 관측에 국내 연구진도 기여

이번에 관측한 M87. 중심의 검은 부분은 블랙홀(사건의 지평선)과 블랙홀을 포함하는 그림자이고, 고리의 빛나는 부분은 블랙홀의 중력에 의해 휘어진 빛이다. 관측자로 향하는 부분이 더 밝게 보인다.

[아시아경제 김철현 기자] 세계 과학사의 기념비적인 '블랙홀 관측'에는 국내 연구진 8명이 참여했다. 200여명으로 구성된 국제 공동 연구진의 일원으로 국내 기관 4곳 소속 연구자 8명이 힘을 보탰다. 외국기관 소속으로 2명의 한국인 연구자도 인류가 처음으로 블랙홀의 모습을 보는 데 기여했다.

11일 정태현 한국천문연구원(이하 천문연) 박사는 이날 오전 서울 중구에서 열린 사건지평선망원경(EHT) 결과 발표에 따른 언론설명회에서 "국내 연구진들이 실제 관측을 비롯해 데이터 분석 등에 적극적으로 참여했다"고 설명했다. 전 세계 협력에 기반한 8개의 전파망원경으로 구성된 EHT는 전 세계에 산재한 전파망원경을 연결해 지구 크기의 가상 망원경을 만들어 블랙홀의 영상을 포착하려는 국제협력 프로젝트로, 이 가상 망원경의 이름이기도 하다. 천문연에 따르면 10일 발표된 EHT의 초대질량 블랙홀 관측 성공에는 천문연, 과학기술연합대학원대학교, 서울대, 연세대 소속 연구자 8명이 동아시아관측소(EAO) 산하 제임스 클러크 맥스웰 망원경(JCMT)과 아타카마 밀리미터ㆍ서브밀리미터 전파간섭계(ALMA)의 협력 구성원으로서 참여했다.

"국내 연구진 관측 데이터 분석 작업서 역할"

천문연 소속으로는 김종수 전파천문본부장, 변도영 책임연구원, 이상성 책임연구원, 손봉원 박사(연세대 겸임교수), 정태현 박사(과학기술연합대학원대학교 교수), 조일제 연구원, 광야오 자오 연구원 등이 연구진 명단에 이름을 올렸고 서울대의 사샤 트리페 교수도 참여했다. 이 밖에도 김재영 독일 막스플랑크 전파연구소 박사, 김준한 미국 애리조나대학 박사 등 외국기관 소속의 한국인 연구자도 이번 성과에 기여했다.

국내 연구진은 관측 데이터를 처리하고 보정하는 등 분석 작업에서 역할을 했다고 천문연은 설명했다. 조일제 연구원은 "각 전파망원경 관측 자료를 동기화하는 데 불확실성을 제거하는 작업들을 많이 했다"며 "신뢰도 높이기 위한 작업에 많은 시간 걸렸다"고 설명했다. 관측에 직접 참여하기도 한 정태현 박사는 "해발 고도가 높은 망원경에 관측을 위해 올라가는 것은 계속 긴장을 해야 하는 쉽지 않은 작업이었다"고 했다. 한국이 운영하고 있는 한국우주전파관측망(KVN)과 동아시아우주전파관측망(EAVN)의 관측 결과도 연구에 기여했다. 블랙홀을 직접 관측하지는 않았지만 EHT 연구에 활용됐다는 게 천문연구원의 설명이다.

이번 관측에 활용된 전 세계 8개 망원경

꿈이 현실로…우주 비밀에 한발 더

이 같이 한국을 비롯한 국제 공동 연구진의 참여로 도출된 관측 결과는 미국 천체물리학저널 레터스 특별판에 6편의 논문으로 발표됐다. 발표된 영상은 처녀자리 은하단의 중심부에 존재하는 거대은하 'M87'의 중심부에 있는 블랙홀을 보여준다. 이 블랙홀은 지구로부터 5500만 광년 떨어져 있으며 무게는 태양 질량의 65억 배에 달한다. 관측은 2017년 4월5일부터 14일까지 6개 대륙에서 8개 망원경이 참여해 진행됐다. 같은 시각 서로 다른 망원경을 통해 들어온 블랙홀의 전파신호를 컴퓨터로 통합 분석해 이를 역추적하는 방식으로 블랙홀의 모습을 담은 영상을 얻었다. EHT의 원본 데이터를 최종 영상으로 바꾸는 데 필요한 분석은 독일 막스플랑크 전파천문학연구소와 미국 매사추세츠공과대 헤이스택 관측소에 위치한 특화된 슈퍼컴퓨터를 활용했다.

연구진은 아인슈타인의 일반상대성이론이 처음으로 검증된 역사적인 실험의 100주년이 되는 올해, 우주에서 가장 극단적인 천체들을 연구할 수 있는 새로운 방법을 과학자들에게 제공했다는 점에 의미를 부여하고 있다. 손봉원 천문연 박사는 "이번 결과는 아인슈타인의 일반상대성이론에 대한 궁극적인 증명이며 그간 가정했던 블랙홀을 실제 관측해 연구하는 시대가 도래했음을 의미한다"며 "향후 EHT의 관측에 한국의 기여도는 더욱 높아질 것"이라고 강조했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr