막심해
【정견망】
스페이스닷컴(Space.com)은 2024년 5월 16일 웹 망원경이 지금까지 가장 멀리 떨어진 초질량 블랙홀의 합병을 발견했다고 보도했다.
블랙홀 충돌은 은하 합병의 중심에 있는데 천문학자들은 빅뱅 이론에 따르면 빅뱅 후 불과 7억 4천만 년 만에 충돌이 발생했다. 이는 138억 년 우주 역사에 비하면 아주 초기에 해당한다.
천문학자들은 오랫동안 대부분의 거대 은하 중심에서 발견되는 태양 질량의 수백만 또는 수십억 배에 달하는 초질량 블랙홀이 우주 진화를 주도해 왔다고 추측해왔다. 그러나 웹 망원경의 이 새로운 발견은 초질량 블랙홀이 거의 처음부터 지배적이었음을 시사한다.
웹 망원경은 발사 이후 영아기이 우주에서 오늘날 우주 진화 이론을 무시하는 많은 대형 은하와 초질량 블랙홀을 발견했다. 기존 이론에 따르면 블랙홀의 성장을 촉진하는 합병 과정이 10억 년 이상 걸리기 때문에 천문학자들을 당혹스럽게 해왔다.
“우리의 연구 결과는 합병이 우주 초기부터 블랙홀의 빠른 성장을 위한 중요한 경로임을 시사합니다.”라고 연구 책임자인 케임브리지 대학의 한나 위블러(Hannah Übler)는 말했다. “먼 우주에서 활동하는 거대한 블랙홀에 대한 웹의 다른 발견과 함께, 우리의 결과는 또한 거대한 블랙홀이 처음부터 은하의 진화를 형성하고 있었음을 시사합니다.”
물질을 집어삼키는 초질량 블랙홀은 천문학자들이 활동성 은하핵(AGN)이라고 부르는 곳에 위치한다. 그 중심에서 이 밝은 블랙홀은 퀘이사의 밝은 방출을 통해 주변 은하계의 모든 별의 광도를 합친 것보다 더 큰 광도를 방출한다.
천문학자들은 이러한 전자기 방출의 특성을 통해 초질량 블랙홀로부터 그 힘을 얻는다는 것을 확인할 수 있다. 이러한 특징은 지구 궤도에 있는 망원경으로만 확인할 수 있으며, 가장 먼 퀘이사를 관측하려면 웹 망원경의 매우 강력하고 민감한 적외선 눈이 필요하다.
초기 우주의 병합 퀘이사를 연구하기 위해 위블러와 동료들은 웹 망원경의 근적외선 분광기(NIRSpec)를 사용해 약 120억 광년 거리에 있는 ZS7이라는 은하계를 확대했다.
“우리는 블랙홀 근처에서 빠르게 움직이는 고밀도 가스의 증거를 발견했으며, 블랙홀이 [먹이를 공급하는] 과정에서 일반적으로 생성되는 고에너지 복사에 의해 조명된 뜨겁고 고도로 이온화된 가스를 발견했습니다.”라고 위블러는 설명한다. “웹 망원경의 이미징 기능과 전례 없는 선명도 덕분에 우리 팀은 우주에서 두 개의 블랙홀을 분리할 수 있었습니다.”
연구팀은 합병에 관여하는 초질량 블랙홀 중 하나가 약 5천만 개의 태양에 해당하는 질량을 가지고 있음을 확인했다. 비록 두 번째 초질량 블랙홀의 질량도 비슷할 것으로 추정하지만 과학자들은 주변의 밀도가 높은 가스 때문에 이를 최종적으로 확인하진 못했다.
이번 연구 결과는 5월 16일 ‘왕립 천문학회 월간’에 게재되었다.
자료출처: https://www.space.com/james-webb-space-telescope-oldest-most-distant-black-hole-collision
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/290533