우주 저편의 "블랙홀의 댄스"를 관측하려는 시도

대부분의 은하의 중심에는, 태양의 수백만 배에서 수십 억 배의 질량을 가진 "초거대 질량의 블랙홀"이 존재한다. 활발하게 활동을 하는 초거대 질량의 블랙홀은 밝게 빛나고, 그 상태는 "퀘이사"라고 불린다. 만약 중심에 블랙홀이 있는 2개의 은하가 충돌하면, 도대체 어떻게 될 것인가?




최신의 시뮬레이션에 따르면, 은하가 충돌하고 합체하면 두 블랙홀은 서로 이끌려 마치 춤을 추는듯이 궤도 운동을 하면서 서서히 접근하고 궁극적으로는 하나의 블랙홀이 된다.



지금까지, 소형 블랙홀끼리 합체하여 생긴 중력파가 관측 된 적이 있지만, 초거대 질량의 블랙홀의 합체는 드물고, 충돌에 의한 중력파가 관측 된 사례는 없다. 시뮬레이션 모델이 맞다면, 많은 은하의 중심에는 2개의 블랙홀이 짝이되어 서로를 도는 "진 블랙홀"이 존재하는 것이지만, 그것을 관측하는 것은 대단히 어렵다.




지금까지 진을 형성 한 초거대 질량의 블랙홀이 간접적으로 관측 된 사례는 일부 있지만, 2개의 블랙홀이 근거리에 있어 서로를 돌고 있다는 것을 증명하기 위해서는 신중한 관찰이 필요하다. 2009년에는 VLBA(Very Long Baseline Array)라고 불리는  복수의 위성 안테나를 결합한 전파 망원경이 인접해있는 것처럼 보이는 2개의 초대형 질량 블랙홀을 포착하는데 성공했다.



이 블랙홀은 타원 은하 "0402+379"에 있고, 공통 중심 주위를 돌고있는 것처럼 보였다. 그러나 지구에서는 인접해 있는 것처럼 보여도 실제로는 쌍성에서 멀리 떨어져 있을 가능성도 있다. 그래서 VLBA는 2015년에 다시 관측을 실시해, 2개의 블랙홀이 서로를 돌고 있다는 것을 증명했다.


관측팀은 2003년에 수집 한 블랙홀의 위치 정보와 비교 한 결과, 이러한 블랙홀은 서로를 선회하는데 3만년이나 걸린다는 것을 밝혀냈다. 2개의 블랙홀의 거리는 불과 24광년으로 총 질량은 태양의 150억 배라고 한다.