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2014년 3월 2일 일요일

우주 이야기 222 - 작지만 강력한 블랙홀 MQ1




 블랙홀은 질량에 따라 크게 몇 가지 종류로 나눌 수 있습니다. 은하 중심에 위치한 초 거대 질량 블랙홀 (SuperMassive BlackHole, SMBH) 의 경우 태양 질량의 수백만배 이상의 거대한 블랙홀인 반면 질량이 큰 별이 마지막에 최후로 남기고 간 항성 질량 블랙홀 (Stellar mass black hole) 은 대개 태양 질량의 3배에서 수십배 사이 질량을 가지고 있습니다.


 당연히 은하에서 가장 밀도가 높은 지역인 은하 중심에 위치한 블랙홀은 매우 많은 물질을 빨아들이는 반면 항성 질량 블랙홀은 작은 양의 물질을 빨아들이게 됩니다. 그렇게 되면 빨아들이지 못하는 물질이 빠져나와 생기는 제트 (jet) 의 크기나 에너지 역시 은하 중심 블랙홀이 훨씬 클 수 밖에 없죠. 이 중에서 특히 큰 것은 퀘이사라고 불립니다. 


 그런데 분명 은하 중심 블랙홀도 아닌 조금 큰 항성 질량 블랙홀인데 보통의 블랙홀보다 훨씬 강력한 에너지를 내뿜는 블랙홀들이 존재합니다. 이들은 마이크로퀘이사 (microquasar) 라고 불리는데 그 정체는 동반성이나 주변에 있는 가스를 대량으로 빨아들이는 항성 질량 블랙홀입니다. 이들은 우리 은하계에서도 몇개 안되는 희귀한 존재들입니다.  


 국제 전파 천문학 연구 센터 ( International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR)) 에 참여한 미국과 호주의 천문학자들은 우리 은하계에서 약 1500 만 광년 정도 떨어진 M83 은하 (남쪽 바람개비 은하라고도 불림. Southern Pinwheel Galaxy/ Messier 83 / NGC 5236 ) 을 상세히 관측해서 여기서 새로운 마이크로퀘이사 MQ1 을 발견했습니다. 


 이 마이크로퀘이사는 거리도 거리지만 방출하는 에너지가 가장 잘알려진 우리 은하내의 마이크로퀘이사인 SS433 의 10 배가 넘는 것으로 나타났다고 합니다. 블랙홀의 지름 (즉 슈바르츠실트 반지름 X2) 은 100 km 에 불과하지만 그 질량은 태양계 전체 보다 훨씬 크며 여기서 나오는 강력한 제트는 양쪽 방향으로 무려 20 광년에 달한다고 합니다. 블랙홀 자체의 크기와 비교할 때 정말 어마어마한 크기라고 할 수 이습니다. 덕분에 지구에서 1500 만 광년 거리에서도 관측이 가능한 것이죠. 



(M83 은하와 MQ1 마이크로퀘이사의 관측. 클릭하면 원본 Nearby spiral galaxy M83 and the MQ1 system with jets, as seen by the Hubble Space Telescope. The blue circle marks the position of the MQ1 system in the galaxy (shown inset).
Credit: M83 - NASA, ESA and the Hubble Heritage Team (WFC3/UVIS, STScI-PRC14-04a).MQ1 inset - W. P. Blair (Johns Hopkins University) & R. Soria (ICRAR-Curtin)  )  



(우리 은하에 존재하는 마이크로 퀘이사인 SS433 의 개념도. 동반성으로 부터 막대한 물질을 빨아들이면서 강착 원반에 수직으로 강력한 제트를 뿜어내고 있음  Public domain work of NASA artist. Selected as Astronomy Picture Of The Day for March 6, 1996,


 이 마이크로 퀘이사는 멀리 떨어진 거리에도 불구하고 허블 우주 망원경을 통해 가장 상세한 관측이 이뤄진 마이크로 퀘이사라고 합니다. 연구의 리더인 로버트 소리아 박사 ( Dr Roberto Soria,  Curtin University &  International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) ) 는 이런 마이크로 퀘이사들이 현재는 매우 드물지만 초기 우주에는 매우 흔했을 것으로 생각하고 있다면서 이에 대한 연구가 초기 우주와 은하의 모습을 이해하는데 도움을 줄 것이라고 언급했습니다. 


 아무튼 작은 크기 (?) 에 비해 아주 강력한 블랙홀인 셈인데 작은 고추가 맵다라는 우리 속담에도 부합하는 녀석인 것 같습니다. 이 연구는 Science 에 실렸습니다. 


 참고 


Journal Reference:
  1. R. Soria, K. S. Long, W. P. Blair, L. Godfrey, K. D. Kuntz, E. Lenc, C. Stockdale, P. F. Winkler. Super-Eddington Mechanical Power of an Accreting Black Hole in M83. Science, 2014; DOI: 10.1126/science.1248759
  




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