국제 천문학 연구팀이 블랙홀의 가장 극적인 행동 중 하나인 강력한 제트 생성에 관한 보편적 규칙을 발견한 것으로 보인다. IAS(고등연구소) 연구원이 공동 이끄는 이 팀은 블랙홀이 크기에 관계없이 먹이 공급 주기의 동일한 임계 단계에서 제트를 발사할 수 있다는 사실을 알아냈다. 여기에는 태양 질량의 약 10배에 달하는 '항성 질량' 블랙홀과 수백만 배 더 무거운 초대질량 블랙홀이 모두 포함된다. '보편적 규칙'이라는 표현을 좋아하는 사람이라면 반가울 소식이다. 우주는 적어도 한 가지 일에 대해서는 만능 정책을 가진 셈이다.

이 연구는 고등연구소 자연과학부의 앤드루 머머리(마틴 A. & 헬렌 출지안 멤버, 2025-30)와 서호주 커틴 대학 국제전파천문학연구센터의 포레스트 연구재단 펠로우 아델 굿윈이 수행했다. '블랙홀 제트 형성을 위한 보편적 임계 강착률'이라는 제목으로 《네이처 천문학》에 게재된 이 연구는 여러 파장에 걸친 수년간의 관측을 종합했다. 연구진은 미국, 호주, 인도, 남아프리카, 그리고 우주에 있는 망원경 데이터를 결합했다. 여러 대륙의 망원경 여러 대와 허공에 떠 있는 하나까지 쓸 수 있는데 굳이 하나만 쓸 이유가 있겠는가?

이들의 초점은 조석 붕괴 사건(TDE)이었다. 이는 항성이 초대질량 블랙홀에 너무 가까이 접근해 강력한 중력에 의해 찢기는 현상이다. 이러한 사건은 블랙홀이 갑자기 많은 양의 항성 물질을 공급받은 후 어떻게 행동하는지 관찰할 수 있는 드문 기회를 제공했다. 머머리는 "우리는 이 거대한 수수께끼를 정말 풀고 싶었다"며 "왜 어떤 초대질량 블랙홀은 항성을 찢은 직후 전파 제트를 뿜어내는 반면, 다른 블랙홀은 완전히 휴면 상태인 것처럼 가만히 있다가 몇 달, 심지어 몇 년 후에 갑자기 제트를 분출하는가?"라고 말했다. 이는 수년간 당신을 무시하다가 갑자기 설탕 한 컵을 빌리려는 이웃과 같은 우주적 상황이다.

블랙홀은 종종 우주 청소기와 비교되지만, 그 먹이 섭취 행동은 훨씬 지저분하다. 굿윈은 "블랙홀이 항성을 찢을 때 모든 것을 깔끔하게 삼키지는 않는다"고 말했다. 항성 물질의 일부는 블랙홀 쪽으로 떨어지지만, 상당 부분은 강력한 유출을 통해 우주로 격렬하게 방출될 수 있다. 이 거대한 우주적 '트림'은 물질을 광대한 거리로 운반할 수 있으며, 이를 포함하는 은하의 진화에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 깔끔한 청소기 비유는 이제 끝이다. 스파게티 접시를 든 유아에 더 가깝다.

초대질량 블랙홀을 연구하는 더 빠른 방법

천문학자들은 오랫동안 블랙홀이 질량이 엄청나게 달라도 동일한 기본 물리 법칙을 따른다고 의심해 왔다. 이 아이디어를 확인하기는 어려웠는데, 초대질량 블랙홀 주변의 변화는 보통 수천 년, 심지어 수백만 년에 걸쳐 일어나기 때문이다. 조석 붕괴 사건은 이 문제를 우회할 방법을 제공한다. 항성이 파괴되면 초대질량 블랙홀 주변의 먹이 섭취 에피소드는 불과 몇 년 만에 진화할 수 있다. 이는 과학자들에게 실시간으로 추적하기 매우 어려웠을 과정을 훨씬 빠르게 볼 수 있는 기회를 준다. 마침내 항성 파괴를 응원할 이유가 생겼다.

새 연구의 핵심 통찰은 예상치 못한 장소에서 나왔다. 마드리드에서 열린 천체물리학 회의 중, 머머리와 굿윈은 바에서 이야기하다가 더 작은 블랙홀의 제트 생성에 적용되는 동일한 규칙이 초대질량 블랙홀에도 적용될 수 있다는 것을 깨달았다. 과학: 때로는 타파스와 와인과 함께 일어난다.

이 아이디어를 검증하기 위해 연구진은 가시광선, 자외선, X선, 전파 관측을 사용하여 20개의 조석 붕괴 사건을 조사했다. 그들은 결국 블랙홀의 먹이 섭취율과 전파 유출 시점을 모두 신뢰할 수 있게 결정할 수 있는 10개의 고품질 사건으로 표본을 좁혔다. 분석 결과