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2015년 2월 25일 수요일

우주 이야기 306 - 거대한 가스와 에너지를 뿜어내는 블랙홀


 나사의 Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR)와 유럽 우주국의 XMM-Newton 우주 망원경이 지구에서 20억 광년 떨어진 퀘이사인 PDS 456의 모습을 상세하게 관측하는데 성공했다고 합니다. 퀘이사의 정체는 거대한 은하 중심 블랙홀이 막대한 물질을 흡수하면서 에너지를 내놓는 것으로 그 밝기는 은하 전체보다 더 밝을 수도 있습니다. PDS 456 역시 은하 중심 블랙홀로 거대한 에너지를 방출중에 있는데, 뜻밖에도 그 방출되는 이온화된 가스의 흐름은 구형의 모습이었습니다. 



(Supermassive black holes at the cores of galaxies blast out radiation and ultra-fast winds, as illustrated in this artist's conception. NASA's NuSTAR and ESA's XMM-Newton telescopes show that these winds, containing highly ionized atoms, blow in a nearly spherical fashion.
Image Credit: NASA/JPL-Caltech)

 PDS 456 의 은하 중심 블랙홀은 지금 한창 식사를 즐기는 중입니다. 그런데 너무 많은 물질이 그 좁은 공간에 들어가다 보니 당연히 다 집어삼키지 못하고 상당수는 밖으로 빠져나오는 중입니다. 일반적으로 제트라고 알려진 이 현상은 블랙홀 중심으로 형성된 물질의 원반인 강착원반의 수직으로 형성되며, 엄청난 속도로 가속되어 물질이 분사되기 때문에 우리는 멀리서도 그 에너지를 관측할 수 있습니다.

 이 은하 중심 블랙홀은 그야말로 엄청난 에너지를 내뿜고 있는데, 천문학자들이 측정한 바로는 태양이 내뿜는 에너지의 1조배 이상이라고 합니다. 여기서 나오는 이온화된 가스와 에너지는 거대한 조명처럼 반구형(spherical)의 모습으로 뿜어져 나오고 있습니다. 그 속도는 광속의 1/3 정도에 달한다고 하네요. 

 NuSTAR의 수석 과학자인 캘리포니아 공대의 피오나 해리슨 (Fiona Harrison of the California Institute of Technology, the principal investigator of NuSTAR)과 그녀의 동료들은 이 현상을 2013년에서 2014년 사이 관측하기 위해서 두 개의 독립적인 X 선 관측 위성을 사용했습니다. 나사의 NuSTAR는 고에너지 X 선 관측에, ESA 의 XMM-Newton은 저에너지 X 선 관측에 동원되었습니다. 

 이 관측 결과는 이 거대 블랙홀에서 뿜어져나오는 에너지와 입자가 엄청난 수준이라는 것과 더불어 방출되는 입자의 바람이 빔이 아니라 거의 구형(winds emanate not in a beam but in a nearly spherical fashion)의 모습이라는 흥미로운 사실을 알려줬습니다. 왜 그런지는 앞으로의 연구 과제겠지만 말이죠. 

 아무튼 블랙홀이라고 하면 주로는 뭐든지 집어삼키는 모습만 연상되지만 실제로 과학자들이 블랙홀의 존재를 인지하고 연구하게 되는 계기는 이렇게 물질과 에너지를 뿜어내는 과정에 있습니다. 특히 거대한 한 쌍의 빔 대신 사방으로 물질을 뿜어내는 블랙홀도 있다는 것인데, 과연 어떤 메카니즘으로 이런 일이 가능한지 궁금하네요. 

 참고 



 Journal Reference:
  1. E. Nardini, J. N. Reeves, J. Gofford, F. A. Harrison, G. Risaliti, V. Braito, M. T. Costa, G. A. Matzeu, D. J. Walton, E. Behar, S. E. Boggs, F. E. Christensen, W. W. Craig, C. J. Hailey, G. Matt, J. M. Miller, P. T. O’Brien, D. Stern, T. J. Turner, and M. J. Ward. Black hole feedback in the luminous quasar PDS 456.Science, 20 February 2015 DOI: 10.1126/science.1259202

   

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