블랙홀은 이론적으로 무한대로 거대해질 수 있습니다. 계속해서 물질을 흡수해서 무한대의 밀도로 만들기 때문에 들어갈 수 있는 물질에 양에는 한계가 없죠. 지금까지 발견된 극대질량 블랙홀 (Ultramassive black hole) 들 가운데는 태양 질량의 100 억배가 넘는 것들도 존재합니다. 우리 은하 중심의 초거대질량 블랙홀도 태양 질량의 400 만배에 달하는 거대한 것이지만 이것보다 훨씬 큰 질량의 블랙홀들도 있다는 것이죠.
최근 천문학자들은 나사의 찬드라 X 선 위성의 자료를 이용해서 지구에서 39 억 광년 정도 떨어진 거대 은하단 RX J1532.9+3021 (RX J1532) 의 중심부에서 또 다른 극대질량 블랙홀의 후보를 찾아냈습니다. 이 거대 은하단의 중심부에는 매우 큰 타원 은하가 존재하는데 이 은하 중심에는 최소한 태양 질량의 100 억배 넘는 거대한 질량을 지닌 블랙홀이 있는 것으로 보입니다.
(새로운 초거대질량 블랙홀의 후보 RX J1532. 분홍색은 찬드라가 관측한 X 선 관측 영역이며 노란색은 허블 우주 망원경으로 관측한 가시광 관측 사진 Credit: X-ray: NASA/CXC/Stanford/J.Hlavacek-Larrondo et al, Optical: NASA/ESA/STScI/M.Postman & CLASH team )
이미 이전에도 가장 거대한 질량을 가진 블랙홀의 후보인 NGC 4889 나 혹은 또 다른 후보가 될 수 있는 블랙홀에 대해서 언급한바 있었죠. 이 극대질량 블랙홀은 이들과 경쟁할 수 있을 만큼 거대한 후보입니다. 다만 지금까지 시점에서 가장 확실하게 가장 거대한 블랙홀이라고 부를 수 있는 블랙홀은 NGC 4889 입니다. 대략 태양 질량의 210 억배 (60 - 370 억배사이) 질량을 지니고 있죠.
아무튼 이 극대질량 블랙홀은 엄청난 양의 에너지를 내뿜게 됩니다. 블랙홀을 중심으로 주변에는 빨려들어가는 물질들의 원반인 강착 원반이 형성되며 그 수직 방향으로는 제트가 분출되게 되죠. 이 메카니즘에 대해서는 이전에 여러차례 설명했기 때문에 과거 블랙홀 관련 포스트를 참조하시기 바랍니다. ( http://jjy0501.blogspot.kr/2013/01/139.html 참조)
그런데 RX J1532 의 경우 거대 질량 블랙홀만이 과학자들의 눈길을 끈 것은 아니었습니다. 위의 찬드라 이미지를 잘 보면 블랙홀의 중심 좌우로 두개의 빈 공간이 존재합니다. 이 빈공간에 대해서 연구에 참가한 과학자들은 이 블랙홀의 양축으로 분사되는 엄청난 에너지의 제트가 만든 구멍이라고 분석하고 있습니다.
즉 아광속으로 발사되는 엄청난 제트에 의해 주변에 물질들이 밀려나가 그 주변부에는 가스가 뭉쳐서 새로운 별이 형성되지도 못한 빈공간이 존재한다는 것입니다. 따라서 X 선 관측은 물론 가시광 관측 영역에서도 아무것도 관측되지 않습니다. 이 빈공간의 지름은 무려 10 만 광년으로 그 안에 은하가 들어가도 될 정도의 크기라고 하네요.
(블랙홀과 그 주변에 형성되는 강착 원반, 그리고 수직으로 발사되는 제트의 모식도 This file is in the public domain because it was created by NASA )
과학자들은 큰 공동 이외에 작은 공동처럼 보이는 공간이 있는 것에도 주목하고 있습니다. 어쩌면 과거 제트의 방향이 달랐거나 혹은 은하단이 움직임에 따라 방향이 달랐을 가능성도 있기 때문이죠. 아무튼 이 제트의 힘은 엄청난 것으로 보입니다.
연구자들은 지금까지 수많은 은하단과 그 안에서 활발하게 활동하는 블랙홀을 봤지만 이와 같은 극단적인 경우는 드물다고 언급했습니다. 그야말로 태양 질량의 100 억 배 이상의 질량을 지닌 블랙홀의 힘을 여실히 보여준다고 할까요. 우주에는 인간의 상상으로는 생각도 하기 힘든 엄청난 힘이 있는 것 같습니다.
이 내용은 Astrophysical journal 에 실렸습니다.
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