천문학자들은 거의 아무것도 보지 않고서 그들이 블랙홀의 사상의 지평선을 발견했다고 한다.

NASA의 주요한 두 관측시설인 허블 우주 망원경과 찬드라 X선 망원경이, 기이한 천체물리학적 구상들 중 하나인 사상의 지평선 (블랙홀의 일부) 에 대한 가장 좋은 직접적인 증거가 될 수 있는 것을 독립적으로 발견했다.

사상의 지평선은 어떤 것도 (심지어는 빛까지도) 빠져나올 수 없는 블랙홀 주위의 "편도" 경계라고 생각된다. 블랙홀을 제외한 어떤 천체도 사상의 지평선을 가질 수 없기 때문에, 사상의 지평선의 존재에 대한 단서는 블랙홀의 존재를 완벽하게 증명한다.

오른쪽: 블랙홀은, 쌍성의 기체를 소용돌이 모양으로 빨아들인다. 기체가 사상의 지평선에 가까워지면, 중력의 심한 적색 편이로 인해 더 붉어지고 희미해진다. 기체가 결국 사상의 지평선을 넘게 되면, 그 때는 시야에서 사라진다. 사상의 지평선 안쪽 지역은 검게 보인다. 중성자별로 추락하는 기체와 비교한 사진을 보려면 여기를 클릭.

찬드라 망원경과 이전의 X선 인공 위성이 제공한 자료들을 이용하여 몇 명의 과학자들은 수십 개의 "X선 신성들" (블랙홀이나 중성자별을 선회하는 태양과 비슷한 별을 가진 체계) 을 연구했다. X선 신성들 활동하지 않았을 때 에너지 방출량을 비교함으로써 찬드라 팀은, 숨어 있는 블랙홀 체계에서 방출하는 에너지량은 중성자별 체계에서 방출하는 에너지량의 1%밖에 되지 않는다는 판단을 내렸다.

"블랙홀로 추측되는 지역에서 매우 적은 양의 에너지를 감지하는 방법으로, 우리는 사상의 지평선의 존재에 대한 새로운 증거를 가지고 있습니다. 우리가 거의 아무 것도 보지 않고 발견했다는 것은 약간 이상하게 들릴지 모릅니다만, 사실 우리는 그랬습니다." 메사추세츠 주 케임브리지의 하바드-스미스소니언 천체물리학 센터의 Michael Garcia의 말이다.

만약 붕괴된 별이 고체 표면의 중성자별이라면, 떨어지는 물질이 그 표면을 칠 때 에너지는 방출되었음에 틀림없습니다. 반대로, 만약 커지고 있는 천체가 블랙홀이라면 사상의 지평선을 건너서 시야에서 영원히 사라지기 전까지 매우 적은 양의 에너지만이 탈출할 수 있다.

"블랙홀에서 탈출하는 아주 적은 양의 에너지를 보는 것은 마치 계곡 윗부분에 앉아서 저쪽 끝으로 사라지는 물을 보는 것과 같습니다. 우리의 관측에 대한 단도직입적인 발언은, 이러한 천체들은 사상의 지평선을 갖고 있고, 따라서 그 천체는 블랙홀이라는 것입니다." 찬드라 팀의 구성원인 Ramesh Narayan의 말이다.

허블 우주 망원경을 사용하는 과학자들은 완전히 다르게 접근을 하고 있다. 메릴랜드 주 그린밸트의 NASA 고다드 우주비행 센터의 Joseph F. Dolan은 시그너스 XR-1이라 불리는 무겁고 밀도높은 천체 주위를 빠르게 회전할 때 뜨거운 기체 무리로부터의 자외선 세기가 약해지고 사라지는 펄스를 관측했다.

블랙홀 주위에 잡혀서 회전하는 기체로부터의 자외선 변동을 측정하는 방법으로, "죽어가는 펄스 무리" (소용돌이치며 블랙홀로 빨려들어가는 뜨거운 물체가 발하는, 점점 약해지는 빛) 라 불리는 두 개의 예를 찾아냈다.

사상의 지평선이 없다면, 가스 무리는 블랙홀 표면에 충돌함에 따라 밝아졌을 것이다. 어떤 것은 희미해지는 6개의 펄스를 볼 수 있었다. 어떤 것은 7개를 볼 수 있었다. 결과는, 물질이 실제로 블랙홀로 빠진다고 했을 때 천문학자들이 무엇을 보게 될 지 예상하는 것과 일치한다고 Dolan이 말했다.

왼쪽: 블랙홀의 가상 동영상. 물질이 블랙홀로 떨어지는 것이 어떻게 보일지 궁금하다면 클릭. (3.4 MB mpeg)

찬드라 {망원경을 사용하는} 연구원들은 천체당 대략 10,000에서 40,000 초의 노출을 주면서 어드밴스드 CCD 이미징 분광계를 사용하였다. 허블 망원경의 고속 노출계는 세 개의 별개의 허블 궤도를 도는 동안, 1992년 6월에서 8월까지 초당 100,000개를 측정하는 속도로 빛의 표본을 만들었다.

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