블랙홀 사상의 지평선 첫 관측을 위한 발걸음

우주가 미스테리 천지라고 한다면 이상하게 들리겠지만, 사실이다.

단적인 예로 암흑 물질 (Dark Matter), 암흑 에너지 (Dark Energy), 그리고 블랙홀 (Black Hole)은 아직도 많은 부분이 밝혀지지 않았다. 아마도 이중에 블랙홀은 가장 매력적인 천체이고, 사실 그것을 관측하기 위한 노력은 현재 진행형이다.

2017년 4월, Event Horizon Telescope (EHT) 를 이용해 천문학자들이 드디어 블랙홀의 사상의 지평선 (event horizon)을 처음으로 관측을 하려고 시도한다. (사상의 지평선은 빛조차도 중력에 갇혀 탈출할 수 없는 경계선이니 엄밀히 말하면 그 지평선의 근접 지역을 관측하려 한다고 보는 것이 맞다). 그 대상은 바로 우리 은하 (Milky way) 중심부 (Sagittarius A)에 있는 거대 블랙홀이다. EHT는 10일동안 관측을 할 예정이지만, 실질적인 결과물이 데이터 보정을 거쳐 공개되는 시점은 2018년으로 추정된다.

사실 EHT는 단일 망원경이 아니고, 전 세계에 있는 많은 전파 망원경을 간섭계를 이용하여 연결한 것이다. EHT는 현재 가장 유명한 전파 망원경인 Atacama Large Millimeter Array (ALMA) 와 그보다는 덜 유명하지만 남극 부근에 위치한 South Pole Telescope (SPT)를 포함한다. 전세계에 퍼져 있는 망원경들을 하나로 연결하여 동시에 관측을 한다면 마치 망원경의 지름이 지구의 크기와 같은 거대 망원경의 효과를 볼 수 있다.

이 거대 망원경 효과는 필수적이다. 왜냐하면 EHT 의 관측 대상인 Sagittarius A 블랙홀은 지구로부터 26,000 광년 (=2.5x10^17 km) 떨어져 있는데 반해 그 크기는 겨우 2천만 km 에 불과하기 때문이다. (참고로 무게는 태양 질량의 400만배임).

EHT는 최첨단 기술이 집약된 산물이다. 전 세계 망원경들이 동시에 관측을 진행하려면, 각각의 망원경들은 원자 시계 (atomic clock)를 이용해 그 시각 체계가 통일되어 있어야 한다. 이러한 시계는 초당 1조분의 1초 오차 밖에 없는 정확도를 지닌다. 각각의 망원경에서 수집된 데이터들은 MIT 에 있는 Haystack Observatory 로 보내져 저장되고 데이터 보정 진행 된다. 데이터 보정에는 800 CPU의 가상 슈퍼 컴퓨터와 같은 Grid Computer를 사용한다.

만약 EHT가 이와 같은 일을 모두 마치면, 우리는 무엇을 보게 될까?

위의 사진은 EHT 가 보여줄 것을 예측하는 컴퓨터 시뮬레이션 결과물이다.

가스가 블랙홀에 접근하면서 속도가 엄청나게 가속된다. 속도 증가량은 엄청나서 에너지를 내게 되는데, 그것들을 우리가 관측할 수 있을지도 모른다. 그것이 위의 초승달 모양의 빛이다. 가운데 검은 원형이 블랙홀에 의해 빛이 차단된 지역이다.

전체 원문: http://www.universetoday.com/133561/get-ready-first-pictures-black-holes-event-horizon/