EHT 연구진은 어떻게 블랙홀을 포착했나 [이슈+]

전 세계 8개 망원경을 하나로 구동

10일 세계 최초로 블랙홀의 모습이 공개된 가운데 사건지평선망원경(EHT·Event Horizon Telescope) 연구진은 어떻게 블랙홀 모습을 포착했을까.

세계 13개 천문학 연구기관이 참여한 사건지평선망원경(EHT) 연구진이 10일 전파망원경 8개로 초대질량 블랙홀을 관측하는 데 성공했다고 밝혔다. 사진은 연구진이 처녀자리 은하단 중심부의 거대은하 M87의 중심부에서 400억㎞에 걸쳐 형성된 블랙홀의 사건지평선을 사상 최초로 촬영한 것이다. EHT 홈페이지 캡처

블랙홀 관측은 2017년 4월5일부터 14일까지 6개 대륙 8개 망원경 참여를 통해 진행됐다. 칠레에 위치한 아타카마 밀리미터·서브밀리미터 전파간섭계(ALMA)와 아타카마 패스파인더(APEX), 스페인에 위치한 유럽 국제전파천문학연구소(IRAM) 30ｍ 망원경, 하와이에 위치한 제임스 클러크 맥스웰 망원경(JCMT)과 서브밀리미터 집합체(SMA), 멕시코에 위치한 대형 밀리미터 망원경(LMT), 미국 애리조나에 위치한 서브 밀리미터 망원경(SMT), 남극 망원경(SPT) 등이다. 

이후 지구 자전을 이용해 영상을 합성하는 기술이 활용됐다. 6개 대륙에 흩어진 8개의 망원경이 하나의 거대한 지구 크기의 망원경으로 구동된 것이다. EHT는 이렇게 구축한 지구 크기의 거대한 가상 망원경을 지칭한다.

한국천문연구원 측에 따르면 EHT의 성능은 프랑스 파리의 카페에서 미국 뉴욕의 신문 글씨를 읽을 수 있는 정도다. EHT 연구진은 같은 시각에, 8개 망원경을 통해 들어온 블랙홀 전파신호를 컴퓨터로 통합 분석해 이를 역추적했다. 원본 데이터를 최종 영상으로 바꾸는 데 필요한 연구는 독일 막스 플랑크 전파천문학연구소와 미국 매사추세츠공대(MIT) 헤이스택 관측소에 있는 슈퍼컴퓨터를 활용했다. 

EHT 연구진은 수차례의 관측자료 보정과 영상화 작업을 통해 고리 형태 구조와 중심부 어두운 지역, 즉 블랙홀 그림자를 발견했다. 이를 통해 처녀자리 은하단 중심부에 존재하는 ‘M87’ 중앙 블랙홀을 관측했다. 이 블랙홀은 지구로부터 5500만 광년 떨어졌다. 블랙홀의 질량은 태양의 65억 배, 지름은 160억㎞에 달한다. 또 M87 중앙 블랙홀의 그림자가 약 400억㎞이고, 블랙홀의 지름은 그림자에 비해 40%가량인 것으로 측정했다. 

이번 연구 성과 관련 기자회견은 벨기에 브뤼셀, 덴마크 링비, 칠레 산티아고, 중국 상하이, 일본 도쿄, 대만 타이베이, 미국 워싱턴 DC 등지에서 동시에 이뤄졌다.

염유섭 기자 [e-mail]