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우주 이야기 750 - 블랙홀 주변에 도넛 모양 구조물



(The central region of the spiral galaxy M77. The NASA/ESA Hubble Space Telescope imaged the distribution of stars. ALMA revealed the distribution of gas in the very center of the galaxy. ALMA imaged a horseshoe-like structure with a radius of 700 light-years and a central compact component with a radius of 20 light-years. The latter is the gaseous torus around the AGN. Red indicates emission from formyl ions (HCO+) and green indicates hydrogen cyanide emission. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Imanishi et al., NASA/ESA Hubble Space Telescope and A. van der Hoeven)


 은하 중심 블랙홀은 은하에서 가장 큰 블랙홀일 뿐 아니라 은하의 진화에 큰 영향을 미치는 존재입니다. 하지만 외부 은하 중심 블랙홀은 지구에서 너무 멀리 떨어져있고 두꺼운 가스에 둘러쌓여 있어 관측이 만만치 않습니다. 


 과학자들은 이론적으로 이 거대 질량 블랙홀 주변에 수십 광년 크기의 거대한 도넛 모양의 가스와 먼지 구름이 있다고 생각해왔지만, 이를 실제로 관측하기는 어려웠습니다. 비록 간접적인 증거들이 있기는 했지만, 앞서 말한 이유로 직접 관측이 매우 어려웠던 것입니다. 


 일본 국립 천문대의 마사토시 이마니시(Masatoshi Imanishi　(National Astronomical Observatory of Japan))가 이끄는 연구팀은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA를 이용해서 활동은하 가운데 하나인 M77 은하의 중심부를 관측했습니다. 


 연구팀은 HCN(hydrogen cyanide) 및 HCO+ (formyl ions)가 방출하는 파장을 관측해 지름 40광년의 원형 구조물을 중심부에서 발견하는 데 성공했습니다. 이렇게 관측한 도넛 모양의 거대 가스 구름의 모습은 단순한 원형이 아니라 더 복잡한 구조를 지니고 있어 기존의 모델에서 생각했던 것보다 더 복잡한 요인이 작용하고 있음을 시사하고 있습니다. 


 아마도 블랙홀로 빨려드는 많은 물질이 이 주변 구조물을 거쳐가게 될 것입니다. 과학자들은 블랙홀에 중력에 이끌린 물질 가운데 일부만이 중심부로 흡수되고 나머지는 주변부에 존재할 것이라고 생각하고 있지만, 그 정확한 기전은 아직 모르는 부분이 많습니다. 앞으로 추가 관측을 통해 그 비밀을 풀어야 할 것입니다. 


 참고 


Masatoshi Imanishi et al. ALMA Reveals an Inhomogeneous Compact Rotating Dense Molecular Torus at the NGC 1068 Nucleus, The Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/2041-8213/aaa8df 

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