🧑‍🏫 선생님·학부모님을 위한 설명 도움말

원리 자세히 보기

• '그림자'는 무엇일까? — 블랙홀 자체는 빛을 내지 않습니다. 주변의 뜨거운 가스가 내는 전파가 강한 중력에 휘어 고리처럼 보이고, 가운데 빛이 빠져나오지 못하는 어두운 부분이 '그림자'입니다. 이론적으로 그림자의 지름은 사건의 지평선 지름의 약 2.6배로, 사건의 지평선보다 더 크게 보입니다.
• 얼마나 작은가? — M87*는 지구에서 약 5,500만 광년 떨어진, 태양 질량의 약 65억 배인 블랙홀로, 고리의 지름은 약 42마이크로초각(μas)입니다. 궁수자리 A*는 태양 질량의 약 400만 배로 훨씬 가볍지만 약 2,000배 가까이 있어서, 고리 크기(약 52 μas)가 비슷하게 보입니다.
• 지구 크기 망원경의 분해능 — EHT는 230 GHz(파장 약 1.3 mm)에서 지구 지름에 가까운 기선을 써서 약 20~25 μas의 분해능을 얻습니다. 이는 간섭계 원리의 '분해능 ≈ 파장 ÷ 기선 길이'로 계산한 값으로, 이보다 작은 그림자는 볼 수 없었을 것입니다.
• 빈칸이 많은 퍼즐 맞추기 — 망원경이 지구에 듬성듬성 있어 u-v 평면에 빈칸이 많습니다. 그래서 EHT는 여러 팀이 서로의 결과를 모른 채 각자 영상을 만든 뒤 비교해, 모든 팀이 같은 고리를 얻는 것을 확인하고 나서야 발표했습니다(영상 합성 방법은 데이터분석 참고).
• 궁수자리 A*가 더 어려웠던 이유 — 블랙홀이 작을수록 주변 가스가 한 바퀴 도는 시간이 짧습니다. M87* 주변은 며칠~몇 주에 걸쳐 변하지만, 궁수자리 A* 주변은 몇 분 만에 모습이 바뀌어, 하룻밤 관측 동안에도 '움직이는 대상'을 찍는 것과 같았습니다.
• 색은 진짜 색이 아니다 — 전파는 눈에 보이지 않으므로, 영상의 주황색은 전파의 세기를 밝기와 색으로 바꿔 칠한 '가짜 색(의사 색)'입니다.

VLBI 영상과 블랙홀 관측의 역사

비유로 설명하기

• EHT가 본 그림자의 크기는 지구에서 달 표면에 놓인 도넛을 알아보는 것과 비슷합니다. 아주 큰 블랙홀이지만 너무 멀리 있어서, 지구만 한 망원경이 있어야 겨우 보이는 크기입니다.
• 블랙홀 그림자는 안개 낀 밤 가로등 앞을 지나가는 사람의 실루엣과 같습니다. 사람(블랙홀)은 빛을 내지 않지만, 뒤의 밝은 빛 덕분에 모양이 드러납니다.

자주 하는 오해

• "블랙홀 사진은 카메라로 한 번에 찍은 것이다" — 여러 망원경이 기록한 전파 자료를 상관처리하고, 빈칸이 많은 자료에서 영상을 계산해 내는 데 약 2년이 걸렸습니다.
• "보이는 고리가 블랙홀의 표면이다" — 블랙홀에는 단단한 표면이 없습니다. 고리는 블랙홀 바깥 가스의 빛이 휘어진 것이고, 사건의 지평선은 그림자보다 안쪽에 있습니다.

함께 해 볼 질문·활동

• 어두운 방에서 손전등을 벽에 비추고 그 앞에 공을 두어 그림자를 만든 뒤, 공보다 그림자가 커 보이는 조건을 찾아 보며 '블랙홀 그림자'가 사건의 지평선보다 큰 이유를 이야기해 보기
• 사진 편집 앱에서 흑백 사진에 '색상 지도(컬러맵)'를 입혀 보고, 같은 자료도 색을 다르게 칠하면 느낌이 달라진다는 점에서 '가짜 색' 영상의 의미 생각해 보기