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[IT뉴스]빛의 속도 8%로 움직이는 별…우리은하서 가장 빠른 별 발견

온카뱅크관리자

2026-08-20 17:57:25

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 <img alt="우리은하 중심 블랙홀인 궁수자리 A* 주변을 공전하는 별들의 궤도를 나타낸 그림. 독일 막스플랑크 외계물리학연구소(MPE) 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/dongascience/20260820174751965xyme.png" data-org-width="680" dmcf-mid="xK3O7SV7n3" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/dongascience/20260820174751965xyme.png" width="658">
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 우리은하 중심 블랙홀인 궁수자리 A* 주변을 공전하는 별들의 궤도를 나타낸 그림. 독일 막스플랑크 외계물리학연구소(MPE) 제공
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 우리은하 안에서 관측된 별 중 가장 빠르게 움직이는 별이 발견됐다. 우리은하 중심의 초대질량블랙홀 '궁수자리 A*' 주변을 8.7년 주기로 공전하며 최고 속도는 초속 약 2만5000km로 광속의 약 8%에 이른다. 발견된 별을 분석하면 블랙홀의 회전 운동을 정밀하게 측정하는 데 기여할 것으로 기대돼 천문학자들의 관심이 쏠린다.
 독일 막스플랑크 외계물리학연구소(MPE) 등이 참여한 '그래비티+(GRAVITY+)' 국제공동연구팀은 궁수자리 A* 블랙홀을 역대 가장 가까이서, 가장 빠르게 도는 별 'S301'을 발견하고 블랙홀의 회전을 정확히 측정할 단서로 활용할 수 있다는 연구결과를 19일(현지시간) 국제학술지 '네이처'에 공개했다.
 아인슈타인의 일반상대성이론에 따르면 블랙홀의 주요 물리량은 질량과 회전(스핀)이다. 궁수자리 A*의 질량은 태양의 약 430만배로 잘 알려져 있지만 스핀을 직접 측정하는 것은 어려운 과제다.
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 <img alt="블랙홀이 회전하면서 주변의 시공간도 함께 돌아간다. 이때 주변 별의 궤도가 영향을 받아 렌즈-티링 세차 현상이 발생한다. ESO/M. Kornmesser 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/dongascience/20260820174753224uxup.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="yv81MpoMnF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/dongascience/20260820174753224uxup.jpg" width="658">
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 블랙홀이 회전하면서 주변의 시공간도 함께 돌아간다. 이때 주변 별의 궤도가 영향을 받아 렌즈-티링 세차 현상이 발생한다. ESO/M. Kornmesser 제공
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 회전하는 블랙홀은 시공간을 비틀어 주변 별의 궤도에 영향을 미친다. 블랙홀에 가까이, 빠르게 회전하는 천체일수록 이 효과는 크다. 미세한 궤도 변화를 측정하면 블랙홀의 회전 방향과 속도를 알아낼 수 있다.
 천문학자들은 그동안 궁수자리 A* 블랙홀의 스핀을 알아내기 위해 궁수자리 A*를 약 16년에 한 번 공전하는 별 'S2'에 주목해 왔다. 하지만 현재 구축된 장비로 블랙홀의 스핀을 정확히 측정하려면 너무 오랜 시간 관측해야 해 S2보다 훨씬 가까이에서 궁수자리 A*를 스쳐 지나가는 별을 탐색하는 시도가 병행됐다.
 공동연구팀은 칠레에 설치된 유럽남방천문대(ESO) 초거대망원경간섭계(VLTI)의 그래비티 장비 관측을 통해 궁수자리 A*를 촬영하다가 2023년 봄에 S301을 발견했다. 간섭계는 여러 대의 망원경으로 받은 빛을 결합해 사실상 훨씬 큰 하나의 망원경처럼 사용하는 관측 기술이다. 그래비티는 직경 8m 크기의 망원경 4대에서 들어오는 빛을 결합한다.
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 <img alt="궁수자리 A* 블랙홀 주변에서 S301을 포함한 일부 별들의 공전을 관측한 데이터. 아래쪽에 해왕성의 공전 궤도가 크기 비교를 위해 그려졌다. ESO/GRAVITY collaboration 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/dongascience/20260820174754482yhzz.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="W0qT2Hx2nt" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/dongascience/20260820174754482yhzz.jpg" width="658">
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 궁수자리 A* 블랙홀 주변에서 S301을 포함한 일부 별들의 공전을 관측한 데이터. 아래쪽에 해왕성의 공전 궤도가 크기 비교를 위해 그려졌다. ESO/GRAVITY collaboration 제공
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 이후 S301을 집중적으로 관측하고 과거 관측자료에서도 S301을 식별해 8년에 걸친 위치 측정값 19개를 확인했다. 연구팀은 이를 바탕으로 S301의 특성을 정밀 분석했다. 
 분석 결과 S301은 혜성처럼 매우 길쭉한 궤도로 궁수자리 A* 주변을 약 8.7년 주기로 공전했다. 현재까지 알려진 우리은하 중심 블랙홀 주변 별 가운데 공전 주기가 가장 짧다. S301과 블랙홀 사이의 최근접 거리는 태양과 지구 사이 거리의 약 12배에 불과하다.
 블랙홀에 가까워질 때 S301의 최고 속도는 초속 약 2만5000km를 기록했다. 빛의 속도의 약 8%에 이른다. S301은 블랙홀의 사건의 지평선 안으로 빨려 들어가지 않고 현재 궤도를 유지할 것으로 예상된다.
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 <img alt="우리은하 중심 방향을 촬영한 사진. ESO and Digitized Sky Survey 2 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/dongascience/20260820174755735spvm.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="Ysi2k6Ikd1" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/dongascience/20260820174755735spvm.jpg" width="658">
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 우리은하 중심 방향을 촬영한 사진. ESO and Digitized Sky Survey 2 제공
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 거대한 블랙홀 주변에서는 새로운 별이 탄생하기 어렵다. S301의 궤도 특성 등을 종합하면 S301이 원래 쌍성계의 일부였을 가능성이 제시된다. 궁수자리 A*의 강한 중력의 영향으로 쌍성이 찢어지면서 S301은 블랙홀의 중력에 붙잡히고 동반성은 매우 빠른 속도로 튕겨 나갔을 것이라는 '힐스 메커니즘'이 유력 시나리오다.
 궁수자리 A*와 매우 가까운 S301은 블랙홀 주변의 시공간 왜곡으로 인한 궤도 변화 효과를 포착하는 고성능 천연 탐침 역할을 할 수 있다. 우리은하 중심 블랙홀의 스핀과 우리은하 진화사를 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다.
 연구팀은 그래비티의 업그레이드 버전인 그래비티+와 앞으로 건설될 ESO 극대망원경(ELT)을 이용해 S301의 다음 블랙홀 최근접 통과 시점인 2031년까지 관측을 이어가면 10년 안에 궁수자리 A*의 스핀을 측정할 수 있을 것으로 기대한다.
 &lt;참고 자료&gt; - doi/org/10.1038/s41586-026-10894-w
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 <img alt="칠레에 설치된 유럽남방천문대(ESO) 초거대망원경간섭계(VLTI) 전경. A. Berdeu/ESO 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/dongascience/20260820174757973liam.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="GeSA5wu5R5" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/dongascience/20260820174757973liam.jpg" width="658">
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 칠레에 설치된 유럽남방천문대(ESO) 초거대망원경간섭계(VLTI) 전경. A. Berdeu/ESO 제공
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 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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