최초의 이미지에서 은하수의 초대질량 블랙홀을 보라

천문학자들은 마침내 우리 은하의 중심을 보았고, 지구에서 26,000광년 떨어져 있는 천구의 소용돌이인 거대한 블랙홀의 정체를 밝혀냈습니다.

국제 연구원 팀이 목요일 궁수자리 A*로 알려진 초대질량 블랙홀의 스냅샷을 공개했습니다., 우주 공간의 가스 구름을 함께 관통할 수 있는 전 세계 8개의 연결된 라디오 접시의 힘을 통해 스파이. 블랙홀은 정의상 볼 수 없지만 – 빛은 그들의 손아귀를 벗어날 만큼 충분히 빠르게 이동할 수 없습니다 – 궁수자리 A*는 가스의 밝은 빛과 그 주변을 소용돌이치는 파편으로 둘러싸인 검은 그림자의 형태로 자신을 드러냈습니다.

사진은 일식을 연상시키는 깊은 공간의 영역을 보여줍니다. 어두운 원, 빛나는 붉은 오렌지색 솜털로 둘러싸여 있습니다. 이미지는 사람의 눈이 인식할 수 있도록 색상이 지정되었습니다.

3년 전까지만 해도 블랙홀에 대한 묘사는 회전하고 시공간이 휘어지는 현상이 어떻게 생겼는지에 대한 예술가의 해석이나 컴퓨터 모델에 불과했습니다. 이 이야기의 맨 위에 있는 사진에서 볼 수 있는 이 물체는 실제 거래이며 각 픽셀은 전 세계 80개 기관의 수백 명의 과학자가 데이터 조각을 수집, 처리 및 통합하기 위해 협력하는 엄청난 노력을 나타냅니다.

이 돌파구는 과학 저널에도 게재되었습니다. 천체 물리학 저널 편지. 위업을 위해 일한 300명의 과학자들의 국제적 협력인 이벤트 호라이즌 망원경(Event Horizon Telescope)의 대변인은 미국 수도에 있는 내셔널 프레스 클럽(National Press Club)에서 미국을 포함하여 뉴스를 공유하기 위해 최소 7개국에서 동시 기자 회견을 주최했습니다.

“궁수자리 A별”로 발음되는 궁수자리 A*의 이미지는 과학자들이 블랙홀을 보기 위해 보이지 않는 장벽을 극복한 두 번째 기념비적인 업적입니다. 2019년 4월에 공개된 첫 번째 사진은 메시에 87 은하의 중심에 있는 블랙홀을 보여주었습니다. 이 블랙홀은 약 5,300만 광년 떨어져 있지만 훨씬 더 멀리 떨어져 있지만 크기 때문에 더 쉽게 포착할 수 있는 표적입니다. 천문학자들은 M87*으로 명명된 블랙홀이 지구의 8개 행성 태양계만큼 크다고 말합니다.

두 번째 사진은 과학계에 강력한 확인을 제공한다고 애리조나 대학의 천문학 및 물리학 교수인 Feryal Özel이 말했습니다.

그녀는 워싱턴 DC에서 열린 뉴스 행사에서 “이제 우리는 그것이 우연이 아니라는 것을 압니다. 우리가 볼 것으로 예상했던 반지처럼 보이는 것은 환경의 어떤 측면이 아니었습니다.”라고 그녀는 말했습니다. , 두 경우 모두 우리가 보는 것은 블랙홀의 심장, 돌아올 수 없는 지점입니다. 이 두 이미지는 기본 중력의 결과이기 때문에 비슷해 보입니다.”

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천문학자들은 자라면서 최초의 초대질량 블랙홀을 봅니다.

이 그래픽은 M87은하의 초대질량 블랙홀이 궁수자리 A*(우리 은하의 중심에 위치)보다 얼마나 더 큰지를 보여줍니다.
크레딧: National Science Foundation / Keyi “Onyx” Li

궁수자리 A*, 또는 줄여서 Sgr A*는 약 2,700만 마일로 상당히 작지만 삐걱거리는 소리는 아닙니다. 과학자들은 그 질량이 태양보다 400만 배 더 크다고 추정합니다. 이해하기 어려운 숫자를 더 헤아릴 수 없게 만들기 위해 다음과 같이 상상해 보십시오. 태양의 질량은 지구 333,000개와 같습니다.

나선 은하인 은하수의 고향은 상당히 평평하지만 중심은 초대질량 블랙홀이 있는 곳으로 가라앉습니다. 그 주변의 모든 별은 다양한 방향으로 움직이고 있습니다. 그러나 대중 문화에서 종종 우주 괴물로 의인화되는 구멍은 실제로 매우 “부드럽다”고 연구원들은 말합니다.

블랙홀은 우주에서 가장 찾기 힘든 것들 중 일부입니다. 항성 블랙홀이라고 불리는 가장 흔한 종류는 초신성 폭발로 인해 거대한 별이 죽어가는 결과로 종종 생각됩니다. 그런 다음 별의 물질은 스스로 붕괴되어 상대적으로 작은 영역으로 응축됩니다.

그러나 태양보다 수백만 배에서 수십억 배 더 큰 초대질량 블랙홀의 형태는 일반적인 항성 블랙홀보다 훨씬 더 신비합니다. 많은 천체 물리학자와 우주론자들은 이 거대괴수가 거의 모든 은하의 중심에 숨어 있다고 믿고 있습니다. 최근 허블 우주 망원경 관측은 초거대질량 블랙홀이 항성 폭발 은하의 먼지가 많은 핵에서 시작된다는 이론을 뒷받침하고 있습니다.

블랙홀은 행성이나 별처럼 표면이 없습니다. 대신 그들은 “사건의 지평선”이라는 경계를 가지고 있습니다. 그것은 돌아올 수없는 지점입니다. 너무 가까이 다가가면 구멍에 빠져 구멍의 중력을 피할 수 없습니다.

2019년 첫 블랙홀 사진 공개

이벤트 호라이즌 망원경 팀은 5월 12일 획기적인 이미지가 나오기 전에 2019년 4월 Messier 87 은하계의 블랙홀 첫 번째 사진을 공개했습니다.
크레딧: 칩 Somodevilla / 게티 이미지

M87*인 경우 블랙홀이 공상과학 소설이 아니라는 증거를 제시한 A* 병장은 수십 년 동안 축적된 관측 과학의 증거입니다. 최초의 블랙홀 사진이 나오기 전에 과학자들은 가까운 별과 가스에 미치는 영향을 감지하여 우주 공간에서 구멍의 존재를 추론했습니다. 100여 년 전 일반 상대성 이론으로 블랙홀을 예측한 알버트 아인슈타인과 블랙홀의 존재를 수학적으로 증명하는 데 많은 시간을 바친 우주론자인 스티븐 호킹은 목요일의 계시를 위한 길을 닦은 많은 인물들 중 하나입니다.

M87*이 블랙홀이 공상과학 소설이 아니라는 증거를 제시했다면 A* 병장은 수십 년 동안 축적된 관측 과학의 증거입니다.

A* 병장은 평범하기 때문에 과학자들에게 흥미진진하다고 Harvard Smithsonian 천체 물리학 센터의 Michael Johnson이 말했습니다. 중심 초대질량 블랙홀은 우주의 다른 많은 블랙홀을 대표하므로 전문가들은 이 신비한 우주 물체에 대해 더 많이 알 수 있습니다.

불타는 도넛과 다른 불타는 도넛의 시각적 유사성에도 불구하고 두 블랙홀은 이보다 더 다를 수 없다고 과학자들은 말했습니다. M87* 훨씬 더 빠른 속도로 물질을 축적하고 있지만 우리 은하의 중심 블랙홀은 모양이 더 빠르게 변합니다. 가스가 완전히 궤도를 도는 데 몇 분 밖에 걸리지 않는 반면, 이전 은하 주위의 궤도는 약 2주 동안 지속됩니다.

더욱이, 최초로 촬영된 블랙홀은 은하의 가장자리까지 뻗어 있는 거대한 복사 제트를 발사하지만 A* Sgr은 그렇지 않습니다.

새로운 이미지를 처리하는 데 필요한 방대한 양의 데이터를 수집하기 위해 Event Horizon 망원경은 매우 긴 기준선 간섭계라는 기술을 사용했습니다. 이 기술은 전 세계의 관측소를 동기화하고 지구의 자전을 이용하여 하나의 가상 행성 크기 망원경을 형성합니다 . 기구에 따르면 이 기구는 파리에서 뉴욕의 신문을 읽는 데 필요한 것과 동등한 시력으로 하늘을 볼 수 있었습니다.

2019년 블랙홀 발표 당시 이벤트 호라이즌 망원경 공동 작업자는 이 초대형 블랙홀의 이미지도 만들려고 시도했지만 팀이 명확한 그림을 얻지 못했다고 말했습니다. 우주에서 가장 많이 연구된 초대질량 블랙홀 중 하나인 이 블랙홀은 우리 은하의 배꼽을 바라보고 싶어했던 많은 천체 물리학자들에게 실망감을 안겨주었습니다.

Özel은 목요일에 “개인적으로 나는 20년 전에 그것을 만났고 그것을 사랑했고 그것을 이해하려고 노력했습니다.”라고 말했습니다.

이번에는 과학자들이 M87* 사진에 사용되지 않은 남극 망원경을 가상 망원경 어레이에 추가하여 이미징의 해상도를 개선했습니다. 망원경 팀의 일원인 Dom Pesce는 연구원들이 이 블랙홀의 희미한 부분이라도 포착하기 위해 5페타바이트 가치의 데이터, 약 2조 5천억 페이지의 인쇄된 텍스트를 수집했다고 말했습니다.

MIT Haystack Observatory의 연구원인 Vincent Fish는 다른 말로 하면 약 1억 개의 TikTok 비디오에 있는 동일한 양의 데이터라고 말했습니다. 인터넷을 통해 스트리밍하기에는 너무 많아서 과학자들은 슈퍼컴퓨터가 원시 데이터를 처리할 수 있는 서부 매사추세츠와 독일 본의 두 센터로 수백 개의 하드 드라이브를 배송해야 했습니다.

NSF의 Amundsen-Scott 남극 정거장에 있는 남극 망원경


크레딧: Daniel Michalik / 국립과학재단

확실히 Sgr A* 사진은 흐릿합니다. Johnson은 흐림을 젖빛 유리를 통해 들여다보는 것에 비유했습니다. 중요한 이미지 세부 정보가 포함된 전파가 산란되어 구멍의 날카로운 윤곽이 젤리 링처럼 보입니다. 이 문제를 해결하려면 망원경이 더 멀리 떨어져 있거나 더 높은 주파수에 도달해야 한다고 그는 말했습니다.

존슨은 “블랙홀이 실제로 하늘의 흐릿한 이미지라고 생각하지 않는다”고 말했다. “우리는 여기에서 우리의 한계점에 와 있습니다.”

“우리는 블랙홀이 실제로 하늘의 흐릿한 이미지라고 생각하지 않습니다.”

과학자들은 국립과학재단(National Science Foundation) 및 기타 그룹의 재정적 지원을 받아 이미지를 훨씬 더 선명하게 만들기 위해 기술을 향상시킬 계획입니다.

협업을 위한 또 다른 다음 단계는 이러한 정지 이미지를 비디오로 변환하여 과학자들이 가스가 블랙홀의 사건 지평선을 향해 떨어지는 것을 관찰할 수 있도록 하는 것입니다. 그 프로젝트는 2024년 이후 어느 시점에 완료될 수 있다고 그들은 말했습니다.

그러나 누군가가 또 다른 불타는 도넛에 압도당할 경우를 대비하여 Caltech의 천문학 조교수인 Katie Bouman은 그림에 얼마나 많은 데이터가 포함되어 있는지 상기시켜 주었습니다.

“이 이미지는 실제로 당신이 본 것 중 가장 선명한 이미지입니다.”라고 그녀는 말했습니다.

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