[미디어파인=이상원 기자] 거대 질량 블랙홀은 대부분의 큰 은하의 중심부에 숨어 있는 있다. 그리고 이제 새로운 나사 시뮬레이션은 초거대 블랙홀에 '슈퍼'를 집어넣었다. 이 시뮬레이션은 은하수와 M87과 같은 거대 은하 중심에 있는 블랙홀 10개가 별을 먹는 과정을 보여주었다. 이 시뮬레이션은 블랙홀의 그림자 크기에 따라 전체 크기를 조정하는데, 과학자들은 블랙홀의 첫 번째 이미지가 그림자 영역을 둘러싸고 있는 뜨거운 궤도 가스의 밝은 고리를 드러냈을 때를 자세히 관찰했다.
빛이 블랙홀의 사건의 지평선을 통과할 때 블랙홀에 영원히 갇히게 되고, 그 근처를 통과하는 빛은 블랙홀의 강력한 중력에 의해 방향이 바뀐다(중력 렌즈 효과). 이 두 가지 효과가 함께 블랙홀의 실제 사건의 지평선의 약 두 배 크기인 그림자를 생성하는 것이다.
1) 아기 블랙홀과 청년 블랙홀들
시뮬레이션은 태양에서 시작하여, 점점 더 큰 블랙홀들을 우리 태양계의 다른 행성들과 비교한다. 먼저 상대적인 작은 왜소 은하 1601+3113가 있다. 질량은 태양질량의 10만 배이지만 이 블랙홀은 너무 압축돼 블랙홀의 그림자를 포함한 크기조차 태양보다 작다. 다음은 궁수자리 A*라고 불리는 초대질량 블랙홀로서 우리 은하의 중심부에 있다. 이것은 태양 질량의 430만 배를 자랑하며, 태양계 수성 궤도의 절반 정도의 그림자 지름을 가지고 있다. 시뮬레이션은 지구에서 약 8천9백만 광년 떨어진 은하 NGC 7727에 있는 두 개의 거대한 블랙홀을 보여준다. 두 블랙홀은 약 1,600광년 떨어져 있지만, 크기는 매우 다르다. 하나는 태양 질량의 6백만 배이며 다른 하나는 1억 5천만 배 이상이다. 천문학자들은 이 쌍이 앞으로 2억 5천만년 안에 합쳐져
2) 엄청난 크기의 블랙홀들
이제 크기를 좀 더 키워보자. 첫 번째는 M87의 블랙홀로 태양 질량의 54억 배로 광속으로도 2.5일이 걸릴 만큼의 크기이다. 그리고 마지막으로, 우주의 엄청나게 큰 거인이 있다. TON 618은 천문학자들이 직접 측정할 수 있는 가장 멀고 거대한 블랙홀 중 하나이다. 이 블랙홀은 태양 질량의 600억 배에 달하며, 광속으로 블랙홀을 가로지르는데 몇 주나 걸릴 정도로 거대하다.
어떻게 이렇게 블랙홀이 커질 수 있을까? 정답은 은하들의 충돌에 있다. 은하들이 충돌할 때, 은하들의 중심 블랙홀도 결국 합쳐질 가능성이 있다. 과학자들은 2015년 이후, 지구의 중력파 관측소는 이러한 사건들이 만들어내는 시공간의 작은 흔적 덕분에 수십 개의 태양 질량과 블랙홀의 합병을 감지했다. 이런 주파수를 감지하기 위해 나사는 여러 유럽 우주국과 협력하고 있다. 그들의 최종 목적은 블랙홀과 블랙홀들이 합쳐지면서 발생하는 중력파를 감지하는 것이다.
※ 해당 기사는 유튜브 NASA Goddard의 블랙홀 시뮬레이션 영상을 기반으로 하고 있음을 알려드립니다.