맹륜
【정견망】
《당대천문학》(Astronomy Now) 잡지 웹사이트판 10월 17일 보도에 따르면, 과학자들이 먼 우주에서 은하들 사이의 상호 충돌을 관찰하던 중, 은하가 형성되고 있을 때 이미 거대한 블랙홀이 존재했을 가능성을 발견했다.
이 이미지는 은하 내의 블랙홀이 이웃 은하로부터 온 먼지와 가스 줄기를 찢어내는 모습을 포착한 것이다. (이미지 제공: STFC)
천문학자들은 하와이에 있는 서브밀리미터 어레이(SMA) 망원경을 통해 관측을 진행했다. SMA는 200마이크로미터에서 1밀리미터 사이의 파장을 관측할 수 있다. 은하 형성 초기에는 분자운이 온도를 가지고 있어 밀리미터파와 서브밀리미터파 복사를 방출하므로, SMA는 초기 형성된 성운과 항성의 탄생 과정을 관찰할 수 있다.
천문학자들이 4C60.07 은하를 발견했을 당시, 그 밝은 무선전파 방출이 천문학자들의 주의를 크게 끌었는데, 이러한 무선 신호는 해당 은하가 퀘이사(내부에 빠르게 회전하는 블랙홀이 있는 은하)임을 암시했다. 초기 연구에서는 블랙홀 주위를 둘러싼 수소가 성폭발(star burst, 즉 대량의 항성이 빠르게 형성되는 현상)을 일으키고 있으며, 그 주변의 항성 형성 속도가 연간 태양 5,000개에 달한다고 생각했다.
그러나 이후의 연구 결과에 따르면, 4C60.07은 ‘항성 형성’을 진행하지 않았으며, 내부의 항성들은 모두 나이가 많고 조용한 상태였다. 대량의 ‘항성 형성’은 사실 그 옆에 있었으나 이전에는 관측되지 않았던 동반 은하에서 발생하고 있었다. 이 은하는 풍부한 가스를 보유하고 먼지에 가려져 있었으며, 중심에는 ‘초거대 질량 블랙홀’이 있었다.
영국 천문기술센터(UK ATC)의 로버트 이비슨(Rob Ivison) 교수이자 해당 연구(왕립천문학회 월간지에 발표 예정)의 주저자는 다음과 같이 밝혔다.
“이 새로운 영상은 우리가 단 하나의 은하만 있을 것으로 예상했던 곳에 뜻밖에도 두 개의 은하가 존재한다는 것을 보여줍니다.”
그는 이어 다음과 같이 설명했다.
“분명히 이 두 은하의 중심에는 모두 ‘초거대 질량 블랙홀’이 있습니다. 이처럼 거대한 블랙홀은 매우 드문 사례입니다. 우리는 이 전파 은하(radio galaxy)가 이전에 알려지지 않았던 은하와 충돌에 빠지면서 가동된 것으로 의심하고 있으며, 이 충돌이 블랙홀이 무선 전파를 방출하는 에너지를 제공한 것입니다.”
이 두 은하와 그 중심의 블랙홀은 과거에 충돌하여 결합한 적이 있으며, 이 거대한 변동은 대략 대폭발(빅뱅) 후 20억 년 뒤에 발생했다. 은하들은 오랜 시간 결합하여 단일한 대형 블랙홀을 생성했다. 이는 먼 우주에 아마도 수많은 블랙홀이 잠재해 있으나 천문학자들이 아직 발견하지 못했음을 의미한다.
이비슨 교수는 《당대천문학》 잡지에 다음과 같이 말했다.
“우리가 관측한 블랙홀은 거대합니다. 그중 하나는 밝은 무선 전자기파를 방출하고, 다른 하나는 광학 및 적외선 스펙트럼 에너지 분포를 변화시킵니다. 천문학자들은 대형 블랙홀이 초기 우주에 존재했다는 사실을 이미 알고 있었지만, 이러한 현상은 매우 희귀해서 손가락으로 꼽을 수 있을 정도였습니다. 지금까지 그것들은 매우 기이한 것으로 여겨졌으며 일반적인 은하와는 완전히 다른 것으로 간주되었습니다. 이번 논문에서 제시한 블랙홀 관찰은 아마도 빙산의 일각일 뿐일 것입니다.”
또한 이비슨 교수는 다음과 같이 덧붙였다.
“이 두 은하의 크기는 모두 우리 은하계와 비슷하지만, 각각 독특한 특성을 가지고 있습니다.”
그의 설명에 따르면, 전파 은하는 동반 은하보다 더 성숙하게 발달한 것으로 보이는데, 이는 수백만 년 동안 은하가 끊임없이 가스를 소모하여 항성을 형성하고 블랙홀이 충돌하는 물질을 계속 흡수했기 때문일 수 있다. 반면 강렬한 성폭발 속에 있는 다른 은하는 충돌을 통해 수천 개의 항성을 생성하고 있으므로, 여전히 대량의 가스를 보유하고 있으며 아직 완전히 발달하지 않은 상태다.
이 두 거대 블랙홀이 은하 내에 출현한 것은 그 기원에 큰 함의를 갖는다. 초거대 질량 블랙홀은 형성되는 데 시간이 필요하며, 항성 형성을 유발하거나 소멸시켜 모은하의 진화에 변화를 일으킬 수 있기 때문이다.
자료출처: http://astronomynow.com/081017BlackholescommoninearlyUniverse.html
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/56170