글/ 소로(蕭路)
【정견뉴스】
허블우주망원경으로 아득히 먼 우주 중에서 발생한 ‘이중 퀘이사’를 관측할 수 있다는 것은 오래 전 우주에서 거대한 재난과도 같은 은하의 충돌이 있었음을 의미한다.
지구에서 약 100억 광년 정도 떨어진 우주에서 천문학자들은 겉보기에 단일한 천체처럼 보이는 퀘이사를 발견했다. 하지만 해상도가 높은 허블망원경 사진을 통해 확인한 결과 사실은 아주 근접한 두 개의 퀘이사였음을 확인할 수 있었다. 연구팀에 따르면 이중 퀘이사가 합병 중인 두 은하의 핵심 위치에 존재하는 것을 확인했다.
퀘이사는 은하 중심에서 거대한 질량을 가진 블랙홀로 이 블랙홀이 주위 물질들을 빨아 당긴다. 이런 강력한 흡인과 축적과정에 우주복사 형식으로 대량의 에너지를 방출하기 때문에 블랙홀 중심 구역이 주변보다 훨씬 밝게 보이는 것이다.
어바나 샴페인 소재 미국 일리노이 대학 분교의 선웨(沈悅) 교수는 성명에서 “우리의 추정에 따르면 아주 먼 우주에서 약 1000개의 퀘이사 중 하나는 이중 퀘이사”라고 주장했다.
연구팀은 이번 연구를 통해 초기 우주 은하의 충돌과 초거대 질량 블랙홀의 합병을 관측할 수 있게 되었다고 본다.
현재의 우주모델에 따르면 퀘이사는 1백억 년 전에 가장 많이 존재했다. 당시에는 또 많은 은하들이 합병되었다. 때문에 천문학자들은 이 기간에 많은 이중 퀘이사가 존재할 것으로 예상하고 있다.
미국 존스홉킨스 대학의 나디아 자캄스카(Nadia Zakamska) 교수는 같은 성명에서 “이것은 확실히 은하 형성이 최고조에 달했을 때 관측된 이중 퀘이사의 첫 번째 표본이다. 우리는 이것을 이용해 초거대질량 블랙홀이 어떻게 이중 퀘이사를 형성하는지 관측할 수 있다.”고 했다.
퀘이사는 은하의 충돌에서 중요한 역할을 한다. 두 은하가 접근하면 인력에 의해 서로 상호작용을 하는데 이때 은하와 은하 사이의 물질이 핵심에 위치한 초거대질량 블랙홀로 빨려들어가면서 퀘이사가 생성된다. 그 후 퀘이사의 강력한 복사에너지가 강대한 은하풍을 일으키면서 합병된 성계에서 대부분의 기체들을 깨끗이 제거한다. 만약 충분한 기체가 없으면 은하에서 항성의 형성이 중단되고 이런 은하는 타원형 은하로 변화한다.
자캄스카는 또 같은 성명에서 “퀘이사는 우주에서 은하 형성에 아주 큰 영향을 끼친다” “이 초기 이중 퀘이사의 발견은 아주 중요하다. 왜냐하면 우리는 지금 블랙홀과 숙주 은하가 어떻게 변해가는가에 대한 기존의 이론을 검증할 수 있기 때문이다.”라고 했다.
물론 지금까지 이미 100여개의 이중 퀘이사가 발견되긴 했지만 이번 연구에서 발견된 것이 가장 오래된 것이다.
허블망원경의 관측을 통해 볼 때 두 퀘이사 사이의 거리는 약 1만 광년이다. 반면 우리 태양과 은하계 중심까지의 거리가 2만 6천 광년이다.
이는 숙주 은하에 대해 말하자면 최종적으로 숙주 은하가 합병된 후 블랙홀까지 합병되면 보다 큰 블랙홀을 형성한다.
일리노이 대학 샴페인 분교의 류신(劉昕) 교수는 이번 발견에 대해 “놀랍고 기쁜 일”이라고 표시했다. 그녀는 오랫동안 지표면의 망원경으로 다양한 기술을 구사해 지구에 근접한 이중 퀘이사들을 찾아왔다. 그녀는 이번 성명에서 “이번 신기술은 보다 먼 지역에서 이중퀘이사를 발견했을 뿐만 아니라 우리가 전에 사용했던 방법보다 더 효율적이다.”라고 했다.
수십 억 년 전에는 은하의 합병이 그리 드물지 않게 볼 수 있었지만 지금은 아주 희소해졌다. 전형적인 사례가 바로 NGC 6240으로 인근의 은하계통을 합병해 2개 혹은 심지어 3개의 초거대질량 블랙홀을 갖고 있다. 어쩌면 수십 억 년 후 우리 은하 역시 가까운 안드로메다 은하와 충동할 수 있다.
이번 연구결과는 2021년 4월 1일 ‘네이처 애스트로노미(Nature Astronomy)’에 발표되었다.
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/266961