처음으로 천문학자들은 빠르게 회전하는 블랙홀이 주변 시공간을 "끌어당겨" 측정 가능한 주기적인 진동을 일으킨다는 사실을 직접적으로 관찰했습니다. 이 현상은 100여 년 전에 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 내놓은 핵심 예측을 확증해 줍니다.이 획기적인 발전은 별이 블랙홀에 의해 산산이 부서지는 조수 붕괴 현상을 장기간 모니터링한 결과입니다. 이는 과학계가 블랙홀의 회전, 강착원반의 구조, 제트의 형성 메커니즘을 연구할 수 있는 새로운 창구를 제공합니다.

이번 연구는 중국과학원 국립천문대가 주도하고 카디프대학교와 기타 기관이 참여했다. 관측 목표는 AT2020afhd라는 코드명 조석 붕괴 사건이었습니다. 별은 초거대 블랙홀의 "죽음 반경"에 침입한 후 찢겨져 나갔고, 그 잔해는 밝은 강착 원반을 형성하고 빛의 속도에 접근하는 물질 제트를 방출했습니다. 이번 사건으로 방출된 X선과 무선 신호를 분석한 결과, 연구팀은 강착원반과 제트가 동시에 약 20일의 주기로 흔들리며 안정적으로 조화된 '흔들림' 리듬을 보이고 있음을 발견했습니다.

연구에 따르면 이 흔들림은 일반상대성이론에 의해 예측된 '렌즈 삼키기 세차운동'으로, '기준계 끌림 효과'라고도 알려져 있습니다. 회전하는 블랙홀은 주변 시공간을 왜곡하고 끌며 주변 물질의 궤도 방향을 천천히 변화시킵니다. 이전까지 과학자들은 주로 간접적인 방법을 통해 이 효과의 존재를 추론했지만, 이번에는 디스크와 제트의 공세차에 대한 명확한 신호가 블랙홀 강착 디스크-제트 시스템에 직접 포착된 것은 이번이 처음입니다.

이 사건에서는 찢어진 별에서 나온 물질이 블랙홀 속으로 빠르게 떨어지면서 고속으로 회전하는 강착 원반이 형성되고 블랙홀의 회전축을 따라 분출되는 고에너지 제트가 구동됩니다. 관찰 결과에 따르면 원반과 제트는 한 방향으로 안정적으로 향하지 않고 공간 전체에서 "고개"를 가리키고 있습니다. 이러한 조정된 변화는 에너지 방출의 전통적인 변동으로 설명하기 어렵지만 공간과 시간의 끌림으로 인한 세차 특성과 매우 일치합니다.

논문의 공동 저자이자 카디프 대학교 물리학 및 천문학부의 Cosimo Inserra는 이번 연구가 렌즈-틸링 세차운동에 대한 가장 강력한 증거를 제공한다고 말했습니다. "물속에서 소용돌이를 일으키는 팽이처럼 블랙홀은 주변의 시공간을 끌어당깁니다." 그는 무선 신호가 상대적으로 안정적이었던 이전의 조수 붕괴 사건과 달리 AT2020afhd의 무선 신호는 단순히 에너지 출력의 변동으로 인한 것일 수 없는 단기적인 변화가 있어 시공간 끌림에 대한 설명을 더욱 강화했다고 지적했습니다.

이 효과를 확인하기 위해 과학 연구팀은 X선 대역의 우주 망원경과 지상에 있는 Karl Jansky VLA(Very Large Antenna Array)의 전파 관측을 포함한 여러 망원경의 데이터를 종합적으로 활용하는 동시에 이벤트의 전자기 스펙트럼에 대한 자세한 분석을 수행했습니다. 스펙트럼 연구는 과학자들이 부착된 물질의 구성과 구조를 명확하게 함으로써 디스크 제트 시스템의 기하학적 구성과 동적 동작이 프레임 드래그의 예측과 일치하는지 여부를 이론적 모델에서 테스트하는 데 도움이 됩니다.

연구진은 이번 발견이 극중 중력 환경에서 일반상대성이론의 타당성을 다시 한 번 입증했을 뿐만 아니라 블랙홀의 회전을 측정하고 물질이 블랙홀에 어떻게 떨어지는지, 고에너지 제트가 어떻게 형성되는지를 이해하기 위한 새로운 도구를 제공한다고 강조했습니다. AT2020afhd와 같은 조수 붕괴 사건은 미래에 블랙홀의 '시공간 소용돌이'를 체계적으로 탐지하기 위한 자연 실험실이 되어 인간이 우주에서 가장 극단적인 천체의 실제 모습을 더 자세히 설명하는 데 도움이 될 것으로 예상됩니다.

관련 결과는 2025년 12월 10일자 저널 "Science Advances"에 게재되었습니다. 논문 제목은 "Detection of disk-jet coprecession in a tidal 중단 이벤트"(Detection of disk-jet coprecession in a tidal 중단 이벤트)입니다. 연구팀은 차세대 다중 대역 하늘 측량과 고감도 망원경이 작동되면 인간이 더 많은 조수 붕괴 사건에서 유사한 신호를 포착하고 공간과 시간을 끌고 있는 블랙홀의 "중력 소용돌이"를 체계적으로 묘사할 것으로 기대하고 있습니다.

/ScitechDaily에서 편집됨