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2015년 12월 19일 토요일

우주 이야기 413 - 블랙홀 주위의 거대 도넛 구름



(Galaxy NGC 1068 can be seen in close-up in this view from NASA's Hubble Space Telescope. NuSTAR's high-energy X-rays eyes were able to obtain the best view yet into the hidden lair of the galaxy's central, supermassive black hole. This active black hole -- shown as an illustration in the zoomed-in inset -- is one of the most obscured known, meaning that it is surrounded by extremely thick clouds of gas and dust. t this is true for even the thickest of donuts.
Credits: NASA/JPL-Caltech)​


 과학자들은 은하 중심에 있는 거대 블랙홀 주변에 블랙홀의 강력한 중력에 이끌려온 가스와 먼지가 도넛 모양으로 분포하고 있다는 사실을 알고 있습니다. 1980년대 그 정체가 밝혀진 이 물질의 도넛은 더 안쪽의 강착원반과 블랙홀에 끊임없이 물질을 공급하는 역할을 합니다. 동시에 두터운 가스와 먼지 덕분에 블랙홀을 가리는 역할도 같이 하고 있습니다.


 지구에서 블랙홀을 관측할 때 이 가스와 먼지 구름과의 각도에 따라서 블랙홀이 잘 관측되기도 하고 반대로 가려서 잘 보이지 않기도 합니다. 그런데 최근 이 도넛 모양의 가스 구름이 사실은 생각처럼 매끈한 도넛 모양이 아니라는 증거가 발견되었습니다.


 안드레아 마리누치(Andrea Marinucci of the Roma Tre University)와 그의 동료들은 나사의 NuSTAR 및 유럽 우주국의 XMM-Newton의 데이터를 이용해서 사실 이 도넛 모양 구름이 생각보다 매끈하지 않고 덩어리져 있다는 사실을 발견했습니다.


 연구팀은 이 두 개의 X선 관측 위성을 이용해서 잘 연구된 블랙홀인 NGC 1068은하의 중심 블랙홀을 관측했습니다. 몇 차례의 관측 끝에 2014년 8월 관측에서 NuSTAR는 강력한 X선을 관측했고 XMM-Newton은 이보다 다소 약한 X선을 관측했습니다.


 X선 자체는 같은 지점에서 나오므로 본래 밝기는 비슷해야 합니다. 하지만 이렇게 관측 위치와 시점에 따라 차이가 나는 것은 주변에 있는 가스와 먼지를 뚫고 나오면서 밝기가 달라지는 것으로 볼 수 있습니다. 마치 태양빛이 구름을 뚫고 나올 때처럼 말이죠. 그리고 이는 블랙홀 주변부의 물질 분포가 생각보다 균일하지 않다는 이야기입니다.


 연구팀은 아직 왜 블랙홀 주변의 물질이 균등한 중력을 받으면서도 균등하게 분포하지 않는지는 모르고 있습니다. 하지만 이는 매우 흥미로운 내용임에 분명합니다. 어쩌면 블랙홀 주변의 분자 구름이나 별 등이 이런 영향을 미쳤을 수도 있습니다.


 분명한 것은 블랙홀이 보통 상상하는 것처럼 단순한 검은 구멍이 아니라는 것입니다. 블랙홀 자체는 물론 블랙홀 주변 역시 생각보다 훨씬 복잡한 구조를 가지고 있습니다.  



 참고







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