막심해(莫心海)
【정견망】
2003년 3월 24일자 ‘사이언스’에 따르면, 천문학자들이 최신 기술을 사용해 우리로부터 가장 멀리 떨어진 초대질량 블랙홀의 질량을 측정했다. 이 블랙홀은 지구에서 130억 광년 떨어진 퀘이사라 불리는 빛나는 은하 중심에 있다. 질량은 우리 태양의 30억 배 이상이다. 천문학자들은 현재 우주의 나이가 약 137억 년이라고 본다. 빅뱅 이론에 따르면, 이 발견은 이 블랙홀이 빅뱅 이후 약 7억 년 후에 형성되었다는 것을 의미한다. 이번 발견은 은하 진화에 대한 현재의 이론을 다시 한번 곤경에 빠뜨린다. 왜냐하면 이 초대질량 블랙홀이 빅뱅 직후에 왜 그렇게 빨리 형성될 수 있었는지 설명이 어렵기 때문이다.
퀘이사에서 초대질량 블랙홀은 뜨거운 가스로 이루어진 회전 원반으로 둘러싸여 있으며, 이 원반은 나선형으로 블랙홀에 서서히 흡수되면서 대량의 전자기 복사를 방출한다. 블랙홀 근처에서 빛나는 수소 원자의 스펙트럼 선폭은 회전 속도와 관련이 있다. 회전 속도가 빠를수록 수소 원자가 방출하는 스펙트럼 선폭이 넓어지며, 이는 블랙홀의 질량이 더 크다는 것을 의미한다. 블랙홀의 질량을 측정하는 전통적인 방법은 이 원리를 이용한다.
그러나 우리 은하에서 멀리 떨어진 은하에 있는 블랙홀의 경우 우주의 가속 팽창으로 인해 수소 원자 스펙트럼 선이 적색편이 되어 원래의 파란색 스펙트럼이 적외선이 되어 관측이 어렵기 때문에 이 방법을 사용할 수 없다. 영국 에든버러 대학교의 로스 맥루어와 옥스퍼드 대학교의 매트 자비스는 먼 은하의 경우 수소 원자 대신 마그네슘 이온의 스펙트럼 선을 추가하면 블랙홀의 질량을 측정할 수 있음을 보여주었다. 그들은 캐나다의 크리스 윌롯, 하와이 합동천문센터의 더글러스 피어스와 공동으로 새로운 기술을 사용해 퀘이사 SDSS J1148+5251에 위치한 현재까지 알려진 가장 먼 블랙홀을 측정한 결과, 이 블랙홀의 질량이 태양 질량의 약 30억 배에 달한다는 것을 보여주었다.
이 결과는 천문학자들에게는 예상치 못한 결과였다. 천문학자들은 초대질량 블랙홀이 우주가 진화하면서 오랜 세월을 거쳐 주변 물질을 흡수하면서 커졌다고 생각해 왔는데, 이렇게 초기 우주에서 나타난 것을 보고 놀라움을 금치 못한다.
참조자료: http://sciencenow.sciencemag.org/cgi/content/full/2003/324/1
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/21112