블랙홀의 회전 속도 측정: 한계와 미래의 해결책

• 블랙홀의 회전 속도를 측정하는 것은 현재 기술로는 불가능하며 향후 몇 년 내에 해결될 것으로 기대됨.
• 블랙홀의 최대 회전 속도에 관한 두 가지 주요 이론이 존재함: 빛의 속도의 99.8%와 93.75%.
• 향후 발사될 블랙홀 탐사선(BHEX)이 이 논쟁을 종식시킬 열쇠가 될 전망임.

블랙홀 회전 속도 이론

• 킵 손(Kip Thorne)의 1970년대 이론: 강착 원반에서 방출되는 광자에 의해 회전이 제한되며 최대 99.8% 속도에 도달함.
• 찰스 개미(Charles Gammie)의 2004년 이론: 강력하게 자기화된 제트가 브레이크 역할을 하여 회전 속도를 낮추며 최대 93.75% 속도에 도달함.

현재 관측 기술의 한계

• 사건의 지평선 망원경(EHT)은 20마이크로초각(µas)의 해상도로 제한됨.
• 3D 일반 상대성 자기유체역학(GRMHD) 시뮬레이션 결과, 현재 해상도에서 두 이론은 구분이 불가능함.
• 강착률, 제트 구조, 광도 곡선, 편광 데이터 등이 모두 일치하게 나타남.

차세대 관측 계획: BHEX 미션

• 블랙홀 주위의 빛이 회전하다 탈출하는 '광자 고리(photon ring)'를 관측하는 것이 핵심.
• 광자 고리 관측을 위해서는 5µas 수준의 초고해상도가 필요하며 이는 지상 망원경으로는 불가능함.
• NASA의 BHEX 미션은 지구 궤도에 무선 망원경을 배치하여 지상의 GBT, ALMA 망원경과 연결, 거대 간섭계를 구성함으로써 광자 고리를 직접 관측할 계획임.