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2013년 11월 26일 화요일

우주 이야기 187 - 허블 우주 망원경이 관측한 가장 밝은 퀘이사




 1959 년 천문학자 앨런 샌디지 (Allan Sandage) 는 3C 273 이라는 전파원을 발견했습니다. 이 명칭은 3차 캠브릿지 전파원 카탈로그 (3rd Cambridge Catalog of Radio Source) 즉 3C 의 273 번째 천체라는 의미였습니다. 발견 당시에는 몰랐던 일이지만 추가 관측을 통해 이 천체가 카탈로그에 실린 다른 전파 발생원과는 완전히 다른 천체라는 사실이 밝혀집니다.  


 1963 년 슈미트 (Maartan Schmit) 와 오크 (Bev Oke) 는 네이처에 실린 논문을 통해 이 천체의 적색 편이가 무려 0.158 로 지구에서 적어도 수십억 광년 떨어진 물체라는 사실을 밝혔습니다. 이렇게 멀리 떨어진 곳에서도 관측이 가능하다면 이 천체는 매우 밝은 천체임이 분명한데 그 크기는 별 정도에 불과한 것으로 생각되었습니다. 따라서 이 천체에는 준 항성 전파원이라는 의미의 퀘이사 (Quasar : quasi-stellar radio source) 라는 명칭이 붙었습니다.  


 오늘날 수많은 퀘이사들이 발견되었고 당시에는 미스테리하게만 생각했던 정체도 어느 정도는 규명이 된 상태입니다. 퀘이사의 정체는 매우 왕성하게 물질을 흡수하는 중인 은하 중심 블랙홀입니다. 워낙 막대한 물질이 빨려들어가면서 주변으로는 거대한 강착 원반이 형성되며 강착 원반의 수직 방향으로는 막대한 에너지를 가진 제트가 뿜어져 나오게 됩니다. 멀리서 이를 관측하게 되면 거의 항성만한 크기에서 막대한 에너지가 뿜어져 나오는 것으로 보이게 됩니다.  


(은하 중심 블랙홀에 대해서는 이전 포스트 참조  http://blog.naver.com/jjy0501/100200430952  )


 세월이 흘러 수많은 퀘이사들이 발견되었지만 지금까지 발견된 퀘이사 가운데 가장 밝은 퀘이사는 3C 273 입니다. 가장 밝은 퀘이사이기 때문에 가장 먼저 발견되었던 것이겠죠. 아무튼 발견된지 오래 되었고 상세한 관측이 이뤄진 덕분에 3C 273 에 대해서는 많은 것들이 알려져 있습니다.  


 최근 허블 우주 망원경은 3C 273 를 세밀하게 관측해 지금까지 얻어진 것 가운데 가장 밝은 퀘이사의 사진을 촬영했습니다. 보통은 상상도로 그려지거나 사진에서 작은 점으로 표시되는 퀘이사이지만 3C 273 은 25 억 광년이라는 거리를 뛰어넘어 허블 망원경 이미지에 생생하게 포착되었습니다. 여기에 이 블랙홀에서 나오는 제트의 모습까지 같이 포착되었습니다.  



(퀘이사 3C 273 의 허블 우주 망원경 사진  This image from Hubble’s Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) is likely the best of ancient and brilliant quasar 3C 273, which resides in a giant elliptical galaxy in the constellation of Virgo (The Virgin). Its light has taken some 2.5 billion years to reach us. Despite this great distance, it is still one of the closest quasars to our home. It was the first quasar ever to be identified, and was discovered in the early 1960s by astronomer Allan Sandage.
The term quasar is an abbreviation of the phrase “quasi-stellar radio source”, as they appear to be star-like on the sky. In fact, quasars are the intensely powerful centres of distant, active galaxies, powered by a huge disc of particles surrounding a supermassive black hole. As material from this disc falls inwards, some quasars — including 3C 273 — have been observed to fire off super-fast jets into the surrounding space. In this picture, one of these jets appears as a cloudy streak, measuring some 200 000 light-years in length.
Quasars are capable of emitting hundreds or even thousands of times the entire energy output of our galaxy, making them some of the most luminous and energetic objects in the entire Universe. Of these very bright objects, 3C 273 is the brightest in our skies. If it was located 30 light-years from our own planet — roughly seven times the distance between Earth and Proxima Centauri, the nearest star to us after the Sun — it would still appear as bright as the Sun in the sky.
, 10:00:00   Credit : ESA/Hubble & NASA )  


 퀘이사 3C 273 은 퀘이사 중에서는 지구에서 비교적 가까워서 약 25 억 광년 정도 떨어진 거리에 위치합니다. 그럼에도 불구하고 겉보기 등급이 12.9 에 달하는데 이것은 보통의 은하보다 수백 수천배가 밝은 것입니다. 만약 이 퀘이사가 지구에서 30 광년 떨어진 위치에 있다면 태양만큼이나 밝게 보일 것입니다.  


 물론 그런 거대 블랙홀 옆에 있다면 지구와 태양의 운명은 그다지 밝지는 못하겠죠. 잘못해서 블랙홀 안쪽으로 빨려들어가면 산산조각이 나서 원자 수준으로 갈린 후 사상의 지평면 아래로 흡수되던지 아니면 강력한 제트 속에서 아원자 수준으로 분해되어 광속에 가까운 속도로 우주 공간으로 뿜어져 나올 것입니다. 멀리서 이 광경을 보는 외계인이 있다면 지구가 갈려 나오는지는 모르고 우리처럼 자연의 경이에 감탄하겠지만 말이죠.   


 이 사진에서는 퀘이사의 제트의 모습까지 확실하게 보이고 있습니다. 가운데 빛나는 별같은 퀘이사 옆으로 물감을 흘린 것처럼 보이는 불규칙한 선이 있는데 제트에 의해 뿜어져 나온 물질이 관측되는 것입니다. 이 길이는 무려 20만 광년에 달한다고 합니다. 퀘이사가 제트까지 선명하게 가시광 영역에서 관측이 가능한 경우는 드물다고 할 수 있는데 이 사진은 그 드문 광경이 아주 생생하게 잘 찍혀 있습니다.  


 퀘이사 3C 273 은 거대한 타원 은하를 배경은하로 가지고 있습니다. 이 은하는 겉보기 등급이 16 인데 퀘이사는 겉보기 등급이 12.9 입니다. 대개 퀘이사는 은하보다 훨씬 밝습니다. 아마 이것은 은하 중심 블랙홀이 가지는 엄청난 에너지를 말해주는 것이겠죠. (위의 사진은 2013 년 11월 18일 공개된 것입니다)  


 참고  







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