【정견뉴스】
11월 4일, 네이처 천문학 저널에 새로운 연구 보고서가 게재되었는데, 과학자들은 초대질량 블랙홀이 별을 집어삼키는 모습을 관찰했다. 이 빛은 한 순간에 태양 10조 배에 해당하는 밝기로 우주를 비췄다.
이 우주 빛은 지구에서 100억 광년 떨어진 초대질량 블랙홀에서 발생했으며, 우주의 비교적 젊은 시기에 형성된 지금까지 관측된 가장 먼 거리의 섬광이다. 칼텍 팔로마 천문대 연구원들은 최근 이 놀라운 우주 현상을 기록했다. “천상의 하루는 지상의 천년에 해당한다”는 말이 과학적으로 정확한 표현일지 모르는데 과학자들은 지구에서 7년 동안 관찰한 현상이 이 천체에서는 불과 2년 사이에 발생했다고 명시했기 때문이다.
우주 대섬광의 원인: 조석 붕괴 현상
츠비키 천체 관측소(ZTF)와 카탈리나 실시간 천체 관측소(Catalina Real-Time Transient Survey)를 이용한 연구팀은 태양 질량의 약 5억 배에 달하는 블랙홀을 관측했다. 과학자들은 이 블랙홀이 수개월 동안 근처의 별을 “잡아먹었”으며, 그 결과 발생한 블랙홀 플레어가 이전의 유사한 현상보다 30배 더 밝았는데, 이는 태양 10조 개에 해당하는 밝기다.
칼텍 천문학 교수이자 ZTF 프로젝트 과학자이며 이 연구의 공동 저자인 매튜 그레이엄과 그의 연구팀은 궁극적으로 조석 붕괴 현상(TDE)이 이 블랙홀 플레어의 가장 유력한 원인이라고 결론지었다.
파퓰러 사이언스(Popular Science)에 따르면, 초거대 블랙홀이 막대한 중력을 이용하여 근처의 별을 포획할 때 조석 붕괴 현상이 발생한다. 블랙홀은 별의 에너지를 빨아들이기 시작하여 결국 별의 붕괴로 이어진다. 그러나 이것이 별이 활동은하핵(AGN)에 포획된 후에도 계속 수축한다는 것을 의미하지는 않는다. 때로는 에너지가 양방향으로 전달되기도 한다.
“이처럼 거대한 별은 매우 드물지만, AGN 원반 내부의 별은 계속해서 성장할 수 있으며, 원반의 물질이 별 위로 쏟아져 나와 질량이 증가할 것으로 예상됩니다.”라고 뉴욕 시립대학교 천문학자이자 이 연구의 공동 저자인 K.E. 사빅 포드는 말했다.
전례 없이 거대한 활동은하핵
이번에 관측된 AGN은 J2245+3743으로 명명되었다. 과학자들은 현재까지 약 100건의 조석 붕괴 현상을 기록한 것으로 알려졌지만, 새로 관측된 J2245+3743과 같은 AGN과 관련된 현상은 대부분 관찰되지 않았다. 이는 AGN을 둘러싼 물질 원반이 일반적으로 조석 파괴 현상으로 발생하는 복사를 가려 가장 민감한 천문 관측 장비로도 감지할 수 없기 때문이다. 하지만 이번에는 J2245+3743이 너무 거대해서 관측이 가능했던 것이다.
이 조석 플레어 현상은 이전 기록 보유자인 ZTF20abrbeie보다 훨씬 강력하다. 2021년 4월에 처음 관측된 ZTF20abrbeie는 J2245+3743에 비해 30배 정도 약하며, 태양보다 3~10배 정도 큰 별이 관련되어 있었다.
“이것은 우리가 활동 은하핵에서 관찰한 어떤 것과도 다릅니다.”라고 천문학 교수 그레이엄은 성명에서 말했다.
그레이엄과 그의 동료들은 2018년 4월 2일 J2245+3743의 밝기 증가를 처음 발견했다. 그러나 팔로마 천문대의 200인치 헤일 망원경을 이용한 초기 스캔에서는 특이한 현상이 발견되지 않았다. 하지만 2023년이 되자 천문학자들은 플레어가 예상보다 더 느리게 감쇠하고 있다는 것을 깨달았다. 하와이에 있는 W.M. 켁 천문대를 이용한 또 다른 분광 스캔을 통해 활성 은하핵 J2245+3743의 에너지 플레어 밝기가 40배 증가했다는 사실을 알게 되었다.
과학자들의 “슬로모션” 관측: 천상의 2년이 지상의 7년
과학자들은 활성 은하핵 J2245+3743을 7년 동안 추적했지만, 실제로는 2년에 불과했다. 어떻게 이런 일이 일어났을까? 그레이엄 교수는 “이곳의 7년은 지구의 2년과 같습니다. 우리는 이 현상이 4분의 1 속도로 반복되는 것을 보고 있는 것입니다.”라고 말했다.
그는 “이것은 우주 시간 팽창이라고 불리는 현상으로, 공간과 시간이 늘어남으로써 발생합니다. 빛이 팽창하는 공간을 통과해 우리에게 도달할 때 파장이 늘어나고 시간 자체도 늘어납니다.”라고 설명했다.
J2245+3743은 현재 관측된 블랙홀 플레어 중 가장 밝은 기록을 보유하고 있지만, 천문학자들은 이 기록이 영구적이지 않을 수 있다고 말한다. 비록 이 위력이 거대하긴 하지만, 천문학자들은 우주 곳곳에서 유사한 현상이 늘 일어나고 있다고 생각한다. 하늘을 지속적으로 관측해야만 비로소 이에 필적할 만한 경쟁자를 찾을 수 있을 것이다.
그레이엄은 “ZTF가 없었다면 이 희귀한 현상을 감지할 수 없었을 것입니다.”라고 말했다. “우리는 7년 동안 ZTF로 하늘을 관측해 왔기 때문에 플레어나 변화를 관찰하면 과거의 행동과 앞으로 어떻게 진화할지 알 수 있습니다.”
이 보고서는 활동 은하핵 J2245+3743의 “별들의 향연”이 아직 끝나지 않은 것으로 보인다고 지적한다. 2년이 지났지만, 복사 플럭스는 플레어 발생 전보다 두 등급 더 높다.
(NTDTV)
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/299358