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2017년 5월 11일 목요일

우주 이야기 651 - 은하 속에서 합쳐지는 블랙홀을 보다



(This illustration compares growing supermassive black holes in two different kinds of galaxies. A growing supermassive black hole in a normal galaxy would have a donut-shaped structure of gas and dust around it (left). In a merging galaxy, a sphere of material obscures the black hole (right).
Credits: National Astronomical Observatory of Japan)​


 은하는 그 자체로 거대한 가스와 별의 집단이지만, 충돌과 합체를 통해 더 커지게 됩니다. 이 과정에서 은하 중심에 있는 거대 질량 블랙홀은 중요한 역할을 담당하는 것으로 생각됩니다. 일단 두 개의 은하 중심부 블랙홀이 가까워지면서 주변의 가스가 더 빠른 속도로 흡수될 기회가 많아지고 블랙홀 충돌이라는 극적인 이벤트를 겪고 난 후에는 한동안 안정될 때 까지 주변에서 더 많은 가스가 흡수되어 활동성 은하핵 (AGN, Active Galactic Nucleus)이 됩니다.


 클라우디오 리치 (Claudio Ricci)를 비롯한 천문학자들은 나사의 NuSTAR 우주 망원경을 이용해서 52개의 은하에서 고에너지 X선을 관측했습니다. 물론 활동성 은하핵을 찾고 이들의 생성 과정을 밝히기 위해서 입니다.


 연구 결과에 의하면 충돌로 발생한 활동성 은하핵 주변에는 흔히 보는 도넛 형태의 강착 원반과 가스의 흐름 대신 오른쪽 그림에서 보듯이 주변을 완전히 둘러싼 형태의 가스 구름이 존재하는 것으로 나타났습니다. 물론 이는 합체 과정에서 발생한 일시적인 변화로 시간이 지나고 활동성이 줄어들면 다시 보통의 도넛 모양의 가스 구름이 형성됩니다.


 블랙홀 합체시 발생하는 주변의 구형 가스 구름의 크기는 두 블랙홀의 거리와 비례 하는 것으로 보입니다. 이를 검증하기 위해 연구팀은 NuSTAR 뿐 아니라 나사의 스위프트 및 유럽 우주국의 XMM-Newton의 저에너지 X선 관측 결과를 비교했습니다. 저에너지 X선은 가스 구름을 쉽게 못 뚫는 반면 고에너지 X선은 쉽게 투과가 가능하게 때문입니다. 이를 통해 과학자들은 활성동 블랙홀 주변의 가스 밀도와 분포를 예측할 수 있게 되었습니다.


 블랙홀은 무엇이든지 흡수하는 우주의 괴물이 아니라 은하의 진화에서 핵심을 차지하는 중요한 천체입니다. 다만 일반 가시광 영역에서는 관측의 제한이 있기 때문에 X선 관측이 중요합니다. 앞으로 x선 망원경의 활약이 중요한 이유입니다.


 참고


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