[과학 이야기] "태양계 끝은 볼링공만한 원시 블랙홀"

해왕성 너머 태양계 끝의 어둠 속에는 지금까지 발견되지 않은 제9 행성이 숨어있는 것으로 추정돼 천문학자들이 열심히 찾아왔다. 얼음덩어리들이 모여있는 '카이퍼벨트'의 천체 중 일부가 무언가에 끌린 것처럼 이상한 궤도를 보이는 것이 근거가 됐다.

제9 행성과 관련해 지구 질량의 5~15배에 달하는 행성이 약 450억~1500억㎞에 도사리고 있을 것이라는 연구 결과가 나오고 '플래닛X'라는 명칭이 부여되기도 했다.

그러나 이 천체가 행성이 아니라 우주 빅뱅(big bang) 때 형성된 아주 작은 원시 블랙홀(primordial blackhole)일 수 있다는 새로운 주장이 제기돼 관심을 끌고있다.

'사이언스 매거진' 등 과학전문 매체에 따르면 미국 일리노이대학 이론물리학자 제임스 언윈 조교수가 이끄는 연구팀은 제9 행성이 원시 블랙홀일 가능성을 제기하는 주장을 정식 출간 전 논문을 수록하는 온라인 과학 저널 '아카이브(arXiv)'를 통해 공개했다.

연구팀은 원시 블랙홀이 태양계 내 다른 행성과 상호작용을 하며 궤도 속에 붙잡혔을 것으로 추정했다.

원시 블랙홀은 초기 우주에서 밀도가 높은 영역에서 수축해 만들어진 아직은 확인되지 않은 가설상의 천체이나 일부 과학자들은 이런 원시 블랙홀이 우주에 많이 있을 것으로 여기고 있다. 이 블랙홀은 별의 진화과정에서 중력 붕괴로 생기는 블랙홀처럼 중력으로 빛을 굴절시키지만, 별이 만든 블랙홀보다는 훨씬 작다.

연구팀은 지구 5배 질량을 가진 원시 블랙홀은 손바닥 크기, 지구 10배 질량의 블랙홀은 볼링공 크기일 것으로 분석하면서 이를 찾아내려면 감마선 망원경이 필요할 것으로 밝혔다.

행성이 아닌 원시 블랙홀이라면 볼링공 크기여서 일반적인 행성 탐색 방법으로는 아무리 애를 써도 찾기 어렵다는 것이다.

연구팀은 원시 블랙홀이 약 10억㎞에 걸쳐 펼쳐져 있는 구상(球狀)의 암흑물질에 둘러싸여 있고, 이 안에서 암흑물질과 반물질의 충돌이 일어나 감마선을 방출함으로써 이를 통해 원시 블랙홀의 존재를 확인할 수 있다고 밝혔다.