과학자들이 수십년의 노력 끝에 마침내 폭발적인 은하계 중심부 초대질량 블랙홀(supermassive black hole)에서 분출되는 강력한 '제트', 그 중에서도 지구로 향하는 방향을 가진 '블레이자'가 발생되는 이유 중 하나를 발견했다.

23일(현지시간) 네이처에 발표된 논문에 따르면, 천문학자들은 X선 편광 측정 이미지 탐사기(IXPE: Imaging X-ray Polarimetry Explorer)를 통해서 이전에 볼 수 없었던 제트 중 하나의 깊숙한 곳을 들여다보고 무엇이 그 입자들을 밖으로 몰아내는지 볼 수 있었다.

핀란드 투르쿠 대학의 천문학자이자 논문의 제1저자인 야니스 리오다키스(Yannis Liodakis)는 "우리가 입자 가속도 모델을 직접 테스트할 수 있었던 것은 이번이 처음"이라고 말했다.

블레이자는 활동은하핵(AGN: active galactic nuclei)의 한 종류로, 그 중심에 우리 태양보다 수백만 배 이상 무거운 초대질량 블랙홀이 존재한다.

특히 블레이자의 상대론적 제트가 지구를 향할 때, 이는 마치 점처럼 보이며 매우 큰 밝기 변화를 보이는데 거의 모든 전자기파 영역에서 수배 이상 밝아지기도 한다.

우주의 팽창으로 인해서 매우 큰 적색 편이값을 보여주는 퀘이사와 활동은하핵은 보통 백만광년 또는 수십억광년 떨어진 곳에 위치해 있기 때문에 그것이 갖고 있는 제트가 너무 밝아 발견될 수는 있어도 우리 태양계에는 어떠한 위험도 끼치지 않는다.

그동안 수천 개의 블레이자가 천문학자들에 의해 관측되었지만 블레이자의 정확한 메커니즘을 설명할 수 있는 사람은 아무도 없었다.

IXPE는 X선과 같은 고에너지 광자(photon)의 편광(polarized light,  전자기장이 특정한 한 방향으로만 된 빛) 신호를 측정하기 위해서 시작된 최초의 천문학 미션으로, 폭발적인 천문 현상으로 인해 가열된 주변 가스에서 나오는 X선 광선을 관찰함으로써 중성자별이나 블랙홀과 같이 무거운 별 주변 자기장을 연구하는 데 도움이 된다.

또한 편광 정보는 광자의 발생 환경과 과정에 대한 힌트를 줄 수 있다. 예를 들어서, 낮은 에너지에서 발생하는 광자는 고르지 않고 제한된 편광 범위를 보이는 반면 고에너지에서 발생하는 편광도는 보통 높은 수치를 보여준다. 따라서 고에너지의 편광 현상은 블레이자 연구에 큰 도움을 줄 수 있다.

리오타키스가 이끄는 연구팀은 IXPE 망원경을 통해서 지구와 상대적으로 가까운 마르카리안 501 은하를 관찰했고 제트를 자세히 분석하며 먼 거리에서 발생되는 X선이 얼마나 편광되는지, 그리고 이들의 메커니즘에 관해서 연구했다. 연구팀은 IXPE를 통한 관측 자료와 다른 관측 자료들을 종합해 분석한 결과, 블랙홀의 제트는 충격파로 인해서 급격하게 감속, 상호작용하며 발생된다는것을 발견했다. 

천문학자들이 X선 편광 방식을 이용해 결과를 본 것은 이번이 처음이다. 

리오다키스는 "이번 결과는 X선 및 다중 파장 편광계를 이용하여 초대형 블랙홀 주변의 물리적 조건을 관측 하면 유용한 정보를 얻을 수 있음을 보여어서 블레이자를 이해하는데 있어 매우 획기적인 진전"이라고 전했다.