태양의 70배 `초대형 블랙홀` 발견

지구에서 1만 5000광년가량 떨어진 우리 은하계에서 태양의 70배 질량을 가진 초거대 블랙홀이 발견됐다. 일명 'LB-1'으로 불리는 항성 블랙홀이다. 기존 이론에 따르면 은하계에 있는 블랙홀은 태양 질량의 20배를 넘길 수 없었기에 학계에서는 "믿을 수 없는 일이 벌어졌다"는 반응이다.
중국 베이징 중국과학원에 소속된 천문학자 류 지펑 연구팀은 최근 국제 학술지 네이쳐에 "현재의 항성 진화 모델에 입각할 경우 이론적으로 이같은 질량의 블랙홀이 우리 은하계에는 존재하지 않는 것으로 여겨졌다"며 "LB-1 발견으로 항성 블랙홀이 어떻게 형성되는지에 대한 기존 모델이 재검토에 들어가야 할 것"이라고 밝혔다.
기존에 블랙홀은 인근 별에게서 가스를 뺏을 때 방출하는 X선을 통해 관측할 수 있었다. 하지만 항성 블랙홀은 X선을 거의 방출하지 않아 관측이 쉽지 않았다. 이에 류 지펑 연구팀은 중력에 이끌려 보이지 않는 물체 주변을 선회하는 별을 찾는 데 방점을 뒀고, LAMOST라는 중력파 검출기를 통해 1만 3800광년 거리 젊은 별을 발견한다. 그리고 이 별이 LB-1 주변을 공전 중임을 확인해 LB-1 블랙홀까지 발견할 수 있었다.
오랜기간 학계에서는 블랙홀 질량이 태양 질량의 20배를 넘길 수 없다는 게 정설로 굳어졌다. 항성 블랙홀은 거대 별이 붕괴하고 폭발하면서 만들어지기 때문에 폭발 당시 항성풍이 불어 가스가 날아가게 되면 대부분 질량을 잃는다는 것이다. 그러나 LB-1의 발견과 더불어 이 같은 정설은 일거 뒤집히게 됐다. 미시간대 천문학자 조엘 브레그만 교수는 "지금까지 아무도 태양의 70배 이상 질량을 지닌 블랙홀을 발견한 적이 없었다"고 말했다.
연구팀은 LB-1의 형성에 크게 두 가지 이유가 있을 것으로 추측하고 있다. 첫째는 한 개의 별이 아닌 여러 개의 별이 일제히 붕괴하면서 형성되진 않았을까 하는 것이다. 둘째는 별의 마지막 단계인 초신성이 폭발하면서 분출된 초질량 물질이 다시 초신성으로 떨어져 블랙홀이 생성될 수도 있으리라는 설명이다. 하지만 둘 모두 가설일 뿐 입증된 것은 아니다.
[김시균 기자]