막심해
【정견망】
2024년 9월 26일, 천문학자들이 허블 망원경을 사용해 거대한 은하 중심부에 있는 초질량 블랙홀에서 불꽃과 같은 제트가 방출되는 놀라운 현상을 발견했는데 이 제트의 궤적에는 새로운 별들이 대량으로 폭발하는 모습이 담겨 있다고 NASA 사이언스가 보도했다.
이 발견은 연구자들을 당황하게 만들었다.
“우리는 무슨 일이 일어나고 있는지 모르지만 매우 흥미로운 발견입니다.”라고 천체물리학 저널에 게재된 이 논문의 수석 저자인 스탠포드 대학의 알렉 레싱은 말한다. “블랙홀 제트가 주변 환경과 상호 작용하는 방식에 대한 우리의 이해에 무언가 누락이 있음을 의미합니다.”
쌍성계에서 한 신성(新星)이 폭발하고 노화되고 팽창하는 정상 별이 타 버린 백색왜성 동반자에게 수소를 분출한다. 이 백색왜성의 표면에 수 마일에 달하는 수소층이 쌓이면 이 층이 거대한 핵폭탄처럼 폭발한다. 백색왜성은 표면층을 방출하고 동반성에서 연료를 다시 빨아들이는 항성 폭발에 의해 파괴되지 않으며, 항성 폭발 주기가 다시 시작된다.
허블 망원경은 관측 기간에 이 거대한 은하의 다른 곳보다 제트 근처에서 새로운 별이 2배 이상 폭발하는 것을 발견했다. 이 제트는 회전하는 물질 원반으로 둘러싸인 태양 질량의 65억배에 달하는 중앙 블랙홀에서 방출되었다. 떨어지는 물질로 가득 찬 이 블랙홀은 거의 빛의 속도로 우주를 관통하는 3,000광년 길이의 제트를 방출한다.
제트 근처에서 새로운 별이 2배나 많이 발견된다는 것은 제트 근처에서 쌍성계를 형성하는 새로운 별이 두 배 많거나 은하계 다른 곳에서 유사한 시스템이 두 배나 폭발한다는 것을 의미한다.
“제트는 주변 항성계에 영향을 미칩니다. 제트는 아마 모종의 방식으로 수소 연료를 백색왜성쪽으로 밀어내 그것들이 더 자주 폭발하게 만듭니다.”라고 레싱은 말했다. “하지만 이것이 물리적인 힘에 의한 것인지는 확실치 않고 제트에서 방출된 빛의 압력 효과일 수도 있습니다. 수소를 더 빨리 공급하면 분출도 더 빨라집니다. 어떤 물질이 제트 근처의 백색왜성으로 질량을 전하는 속도를 두 배로 늘리는 것 같습니다.”
뉴욕 미국 자연사 박물관의 공동 연구자 마이클 사라는 “M87 제트 주변에 더 많은 활동이 있는 것 같다고 말한 것은 우리가 최초는 아닙니다.”라고 말했다. “하지만 허블 망원경은 우리가 이전에 본 것보다 훨씬 더 많은 사례와 통계적 중요성을 보여줍니다.”
1990년 허블 망원경이 발사된 직후, 천문학자들은 1세대 FOC(희미한 천체 분광 카메라)를 사용하여 거대한 블랙홀이 숨어 있는 M87의 중심을 관측했고 블랙홀 주변에서 특이한 현상이 일어나는 것을 발견했다. 천문학자들은 허블 망원경으로 볼 때마다 거의 매번 별 폭발의 증거일 수 있는 푸른색 ‘일시적 사건’을 관측했다. 그러나 FOC의 시야가 너무 좁아서 천문학자들은 제트에서 눈을 뗄 수 없어서 제트 근처 영역과 비교할 수 없었다. 때문에 20여 년 동안 줄곧 흥미롭긴 하만 신비의 영역으로 남아 있었다.
이번에 허블 망원경으로 9개월간 관측하면서 더 새롭고 더 넓은 시야각을 가진 카메라를 사용해 폭발하는 신성(新星)의 수를 세서 제트가 모 은하의 별에 미치는 영향을 입증할 강력한 증거를 수집했다. 이런 관측 계획은 5일마다 정확하게 M87을 다시 방문해야 하기 때문에 쉽지 않은 도전이다. 이렇게 촬영한 M87 이미지들을 모두 합해서 지금까지 촬영된 M87의 가장 깊은 이미지를 얻을 수 있다.
허블 망원경은 M87의 3분의 1 구역에서 94개의 새로운 별을 발견했다. “우리는 단지 제트만 보는 게 아니라 은하 내부 전체를 보고 있습니다. M87 위에 알려진 모든 신성을 도표화하면, 제트 속에 아주 많은 신성이 있는지 확인하기 위해 굳이 계산하지 않아도 이미지만으로도 발견할 수 있습니다. 정말 놀랐지만, 데이터에 대한 통계 분석을 통해 우리가 보고 있는 것을 확인할 수 있었습니다.”라고 사라는 말한다.
이 성과는 전적으로 허블 망원경의 고유한 기능 덕분이다. 지상 망원경의 이미지는 M87 깊숙한 곳에 있는 새로운 별을 볼 수 있을 만큼 선명하지 않다. 블랙홀 주변의 빛이 너무 밝기 때문에 은하핵에 가까운 별이나 항성 폭발을 확인할 수 없고 오직 허블 망원경만이 밝은 M87 배경의 신성을 감지할 수 있다.
새로 태어나는 신성(新星)은 우주에서 아주 아주 흔하다. M87 은하에서는 날마다 새로운 별이 폭발한다. 그런데 우리가 볼 수 있는 우주에는 적어도 천억 개의 은하가 있기에 매초마다 우주 어딘가에서 약 백만 개의 새로운 별이 폭발하고 있다.
자료출처: https://science.nasa.gov/missions/hubble/nasas-hubble-finds-that-a-black-hole-beam-promotes-stellar-eruptions/
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/292962