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2015년 11월 15일 일요일

우주 이야기 393 - 주기적으로 밝아지는 거대 은하 중심 블랙홀



(Fermi observations suggest possible years-long cyclic changes in gamma-ray emission from the blazar PG 1553+113. The graph shows Fermi Large Area Telescope data from August 2008 to July 2015 for gamma rays with energies above 100 million electron volts (MeV). For comparison, visible light ranges between 2 and 3 electron volts. Vertical lines on data points are error bars. Background: One possible explanation for the gamma-ray cycle is an oscillation of the jet produced by the gravitational pull of a second massive black hole, seen at top left in this artist's rendering.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center/CI Lab)


 은하 중심에는 많은 질량이 모이는 만큼 블랙홀이 형성되기 쉬운 조건입니다. 특히 여기서 형성된 블랙홀은 합체를 거듭하고 주변의 물질을 흡수하면서 거대하게 크기를 키워 거대 질량 블랙홀로 자라나게 됩니다. 


 이런 거대 질량 블랙홀은 보통 많은 물질을 흡수하는 과정에서 강력한 제트와 에너지를 내놓게 마련이지만, 이 중에서도 특히 더 강력한 녀석들이 있습니다. 활동 은하 (Active Galaxy)라고 불리는 이들 가운데서도 태양 에너지의 수십억 배의 에너지를 내놓는 블랙홀이 있는데 이를 블레이저(Blazar)라고 부르고 있습니다. 


 이들은 전체 은하의 1% 정도로 드문편인데, 수분에서 수년에 걸쳐 강력한 아광속 제트와 에너지를 방출하는 특징이 있습니다. 그러나 과학자들은 아직까지 그 원인을 확실하게 이해하지는 못하고 있습니다.


 최근 국제 과학자팀은 나사의 페르미 감마선 우주 망원경의 광대역 망원경(Large Area Telescope (LAT)) 데이터와 지상의 다른 망원경들의 데이터를 분석해서 이 블레이저가 여러 영역의 파장대에서 주기적으로 밝기가 변한다는 것을 밝혀냈습니다. 


 이와 같은 관측 결과가 밝혀진 블레이저의 명칭은 PG 1553+113로 그 밝기의 변화가 X선은 물론 여러 파장대에서 수년을 주기로 관측되었습니다. 따라서 과학자들은 다음 번 가장 밝은 주기가 2017년에서 2019년 사이 있을 것이라고 예측할 수 있습니다. 이를테면 밝기가 주기적으로 변하는 블랙홀이라고 할 수 있습니다. 


 현재까지 이런 일이 발생하는 이유를 설명하는 가설은 몇 가지가 있는데, 그 중 재미있는 것은 사실 두 개의 거대 블랙홀의 상호작용에 의한 것이라고 설명하는 것입니다. 다른 블랙홀의 중력에 의해서 블랙홀 주변의 강착 원반으로 들어가는 물질의 양이 주기적으로 달라진다고 설명하면 이런 현상도 설명이 가능합니다. (공전 주기에 따라 밝기가 변하기 때문에) 


 다만 아직 정확한 이유는 알지 못하며 앞으로 계속해서 연구의 대상이라고 하겠습니다. 


 아무튼 강력한 에너지를 내놓는 블랙홀도 이렇게 밝기가 주기적으로 변할 수 있다는 것은 흥미로운 사실이 아닐 수 없습니다. 


 참고 


   



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