'블랙홀의 불꽃'으로 우주거리를 측정한다

활동은하핵 3C 84를 포함하고 있는 은하 NGC 1275

[아시아경제 황준호 기자] 우리 은하에서 다른 은하까지의 거리를 측정하는 새로운 방법이 개발됐다. 100억 광년이 넘는 은하계까지 측정할 수 있어, 우주의 비밀을 풀어내는데 길잡이 역할을 할 것으로 예상된다. 한국천문연구원은 22일 제프리 호지슨 박사와 이상성 박사의 국제 연구팀의 연구 결과에 대해 이같이 밝혔다.

활동은하핵으로 우주거리 측정

연구팀은 우주에서 가장 밝은 천체로 꼽히는 활동은하핵의 빛을 활용한 우주거리 측정법을 개발했다. 활동은하핵은 태양 질량의 수백 만 배에서 수십 억 배 질량을 가진 초대질량블랙홀이 주변 물질을 중력으로 끌어들이면서 매우 큰 에너지를 빛으로 방출하는 은하의 중심을 말한다.

연구팀은 페르세우스자리 A 은하 중심에 있는 활동은하핵 '3C 84'의 제트가 일부 영역에서 변광 특성을 보이며 광도가 146일 주기 동안 약 2.7배 정도 증가하는 것을 밝혀냈다. 연구팀은 이를 고해상도 전파 관측이 가능한 미국 VLBA의 영상지도를 통해 얻은 각 크기와 비교해 활동은하핵 '3C 84'제트까지 거리는 2억2000만~2억5000만 광년임을 밝혀냈다. 이는 같은 은하 내의 표준촛불 제Ia형(제일에이형) 초신성 관측을 통해 계산한 2억~2억 7천만 광년과 비슷한 수준이었다.

연구팀은 활동은하핵을 활용한 거리측정법이 새로운 표준촛불 후보로서 자격이 있다는 것을 의미한다고 평가했다. 이 측정법이 표준촛불이 된다면 기존 표준촛불보다 더욱 먼거리에 있는 우주까지 측정할 수 있다.

활동은하핵 측정법을 표준촛불로

표준촛불은 고유 밝기를 알고 있는 천체를 말한다. 이 천체의 겉보기 밝기를 측정한 다음, 겉보기 밝기가 고유 밝기에 비해 어두워지는 정도를 측정해 거리를 측정할 수 있다. a형 초신성, 신성, 구상성단, 세페이드 변광성 등이 표준촛불로 쓰인다. 이중 가장 먼거리를 측정할 수 있는 표준촛불은 Ia형 초신성이다. 하지만 Ia형 초신성은 밝기의 한계로 100억 광년이 넘는 은하의 경우 관측되지 않는다. 크기가 140광년에 달하는 우주를 이해하는데 한계가 있는 것이다.

제프리 호지슨 박사는 "이번 연구에서 검증한 새로운 표준촛불 후보는 천문학에서 가장 먼 거리를 측정할 수 있게 하는 중요한 지표가 될 것"이라고 전했다. 이상성 박사는 "앞으로 수행할 연구에서는 한국천문연구원에서 운영하는 초장기선간섭계인 한국우주전파관측망(KVN, Korea VLBI Network)을 활용해 더 먼 우주에 존재하는 은하까지의 거리측정에 도전할 것"이라며 "이는 우주론 모형을 검증할 수 있는 새로운 열쇠가 되어 우주의 끝을 밝힐 수 있을 것"이라고 말했다.

연구팀은 더욱 먼 활동은하핵까지의 거리를 측정하고 표준촛불로서의 활용 가능성을 검증해나갈 계획이다. 이어 후속 연구를 위해 한국천문연구원에서 운영하는 KVN을 호주, 스페인, 이탈리아 등의 전파망원경들과 연계한다. 이를통해 미국의 VLBA를 능가하는 고해상도 국제 전파관측망을 구축할 계획이다.

연구 결과는 영국 왕립천문학회지 최신호에 실렸다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr