블랙홀 첨단 관측 기법

최근 들어 블랙홀을 찾아내는 첨단 기법들이 속속 등장하고 있다. 가장 각광받고 있는 방법은 중력파를 이용하는 것. 지난해 10월 막스 플랑크 연구소는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 2개의 블랙홀이 충돌해 합쳐지는 모습을 보여줬다. 이들은 질량이 다른 블랙홀이 충돌하며 거대한 에너지가 중력파의 형태로 방출된다는 사실을 밝혀냈다. 블랙홀이 충돌하지 않더라도 물체가 가속되거나 강한 중력장이 상호 작용을 할 경우엔 중력파가 발생한다. 이같은 중력파는 지구에도 영향을 미친다. 실제론 영향이라고 말하기도 힘들 정도로 미세한 변화, 즉 양성자 크기의 1만분의 1 이하 정도로 물체를 움직인다. 중력파를 관측하는데는 두 가지 방법이 있다.

하나는 니오븀(Nb)이나 알루미늄(Al) 금속 막대를 매우 낮은 온도로 냉각시킨 뒤 중력파에 의해 왜곡돼 발생하는 공명파를 듣는 것이다. 현재 세계 각국의 여러 연구소에서 한창 개발 중이며, 현재로선 가장 민감한 중력파 검출기로 알려져 있다.레이저를 이용한 검출기도 등장했다. 레이저 빔을 두 가닥으로 쪼개 멀리 떨어진 거울 사이를 왕복하도록 만든다. 중력파에 의해 우주가 미세하게 줄어들거나 확장되면 레이저 빛끼리 간섭현상이 발생하기 때문에 중력파 검출이 가능하다. 중력파는 하나의 검출기로는 신호가 어디서 발생했는지를 알 수 없다. 과학자들은 4개의 검출기를 사용하여 중력파 발생원에 대한 정보를 얻고 있다. 현재까지 중력파 검출기는 대부분 북반구의 비슷한 위도 상에 위치하고 있기 때문에 남반구에 추가 설치가 필요한 상황이다.

인공위성을 이용한 관측도 활발하게 진행되고 있다. 우선 뛰어난 스펙트럼 분석능력을 보유한 다파장 인공위성 XMM-NEWTON(X-ray Multi-Mirror Mission-NEWTON)이 있다. XMM-NEWTON은 X-선 광학 및 자외선 망원경을 함께 사용하는 최초의 다파장 관측장비로 중요한 활동 중 하나가 바로 태양 질량의 10배가 넘는 블랙홀을 관측하는 것이다. 이밖에 X-선 관측용 위성 망원경인 찬드라도 기대주로 각광받고 있다. X-선은 지구 대기를 뚫지 못하기 때문에 반드시 대기권 밖에서 관측해야 한다.

천문학자들은 앞으로 수 년내에 우리 은하의 중심에 위치한 블랙홀의 사진을 찍을 수 있을 것으로 예상한다.