블랙홀 지옥불 주변서 물 분자 포착…은하 중심부 사상 첫 대발견

블랙홀 지옥불 주변서 물 분자 포착…은하 중심부 사상 첫 대발견

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핵심 포인트

● 사상 최초 관측: 은하 중심 초거대 블랙홀 궁수자리 A*와 불과 0.55광년 떨어진 별 'IRS 3' 외피에서 최초로 물(H₂O) 흔적 검출.

● 관측 장비 및 기법: 제임스 웹 우주망원경(JWST)의 근적외선(NIRCam) 및 중적외선(MIRI) 분광 데이터를 결합해 정밀 분석.

● 천문학적 의의: 강렬한 방사선 지대에서도 분자 물질이 파괴되지 않고 보존될 수 있음을 증명하며 기존 학계 가설 반박.
● 항성 특성 규명: IRS 3는 태양 질량 6배·광도 6만 배의 점근거성가지(AGB) 별이며, 탄소가 아닌 산소·규산염 중심 먼지 외피(약 1만 AU 규모)를 형성 중임을 확인.

우리 은하 중심부의 초거대 블랙홀 바로 인근, 강렬한 방사선이 쏟아지는 혹독한 환경에서 사상 처음으로 '물(H₂O)' 분자가 포착됐다고 미국의 대중 과학 전문 온라인 미디어 라이브 사이언스(Live Science)가 16일(현지시각) 보도했다.

극한의 환경에서는 물질이 온전히 존재하기 어렵다는 기존 천문학계의 가설을 뒤집는 발견이다.

최근 국제 학술지 '천문학 및 천체물리학(Astronomy & Astrophysics)'에 게재된 연구에 따르면, 국제 연구팀은 제임스 웹 우주망원경(JWST)을 활용해 우리 은하 중심의 초거대 블랙홀 '궁수자리 A*'에서 불과 0.55광년 떨어진 늙은 별 'IRS 3' 주변에서 물과 풍부한 먼지 외피를 확인했다. 은하 중심 블랙홀과 이토록 가까운 곳에서 물의 흔적이 검출된 것은 이번이 처음이다.

라이브 사이언스에 따르면 연구의 공동 저자이자 유럽우주국(ESA) 연구원인 마카레나 가르시아 마린은 "물이 검출된 것은 분자 물질이 강렬한 방사선이 지배하는 극한 환경에서도 파괴되지 않고 생존할 수 있음을 입증한 매우 고무적인 결과"라고 밝혔다.
IRS 3은 생애 마지막 단계인 '점근거성가지(AGB)' 단계에 접어든 적색거성이다. 태양 질량의 약 6배, 광도는 태양의 6만 배에 달하며 나이는 약 7200만 년으로 추정된다. 이 단계의 별은 강력한 항성풍을 통해 주변으로 막대한 양의 가스와 먼지를 방출하며 거대한 외피를 형성한다. 학계에서는 블랙홀 인근의 적대적 환경 탓에 이러한 방출 과정이 불가능할 것으로 추정해 왔다.

연구팀이 제임스웹 망원경의 근적외선·중적외선 분광 데이터를 분석한 결과, 별에서 약 1만 천문단위(AU)까지 뻗어 있는 층상 먼지 외피 구조가 확인됐다. 온도는 별 중심부 근처 1200K(약 927°C)에서 외곽 100K(약 -173°C)까지 폭넓게 분포했다.

화학적 성분 분석에서도 반전이 나타났다. 과거 탄소 중심 먼지로 분류됐던 것과 달리, 이번 연속 중적외선 스펙트럼 분석에서는 규소와 산소로 이루어진 규산염 신호가 뚜렷하게 감지됐다. 이는 IRS 3 주변이 산소가 풍부한 환경이며, 그 속에서 물 분자가 안정적으로 보존되고 있음을 명확히 보여준다.

이번 관측은 극한의 우주 환경 속에서도 별이 물질을 방출하며 진화 과정을 완수할 수 있음을 규명해 은하 중심부 물질 순환 연구에 중대한 전환점을 마련했다.


이인수 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com