우주 이야기 845 - 활동성 은하 중심 블랙홀의 물질 분출을 관측한 LMT

(Artist composite of the LMT while observing the galaxy IRAS17020+4544. Credit: Anna Lia Longinotti of the Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica in Mexico)

(Artist representation of an active galaxy with a powerful molecular outflow and its nucleus constituted by a supermassive black hole with an accretion disk from where an ultra fast X-ray wind is launched/ejected. Credit: Anna Lia Longinotti of the Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica in Mexico.)

 세계 최대의 밀리미터 전파망원경 가운데 하나인 Large Millimeter Telescope (LMT)이 활동성 은하 중심의 블랙홀 주변 물질 흐름을 관측했습니다. LMT는 매사추세츠 대학 (University of Massachusetts Amherst)과 멕시코 Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE)의 합작 전파망원경으로 단일 밀리미터 전파 망원경으로는 가장 큰 50m 지름을 가지고 있습니다. 

 메사추세스 대학의 민 S 윤 교수 (Min S. Yun, a professor of astronomy at the University of Massachusetts Amherst)와 그 동료들은 LMT를 이용해 지구에서 8억 광년 떨어진 활동성 은하인 IRAS17020+4544의 중심부를 관측했습니다. 연구팀이 관측한 것은 거대 질량 블랙홀 주변의 가스와 먼지의 흐름으로 이는 밀리미터 전파에서 관측이 가능합니다. 연구팀은 여기서 매우 강력한 물질의 분출을 확인했습니다. 하지만 이는 블랙홀의 제트에서 기원한 것이 아니라 블랙홀 주변의 흡수되는 물질의 모임인 강착 원반에서 기원한 것입니다. 

 과학자들은 2년 전 유럽 우주국의 XMM-Newton 관측 데이터를 통해서 강착원반 주위에서 빠른 속도로 방출하는 뜨거운 가스와 먼지의 존재를 확인했습니다. 강착원반 역시 마찰에 의해 높은 온도로 가열되면서 블랙홀의 중력을 이기고 탈출할 수 있기 때문입니다. 이번 LMT 관측에서는 spectrograph Redshift Search Receiver (RSR) 같은 최신 관측 기기를 사용해서 이 과정을 상세히 조사했습니다. 그 결과 이 물질 분출이 중심 블랙홀에서 생각보다 가까운 2000-20000광년 정도 범위에 걸쳐있으며 속도는 초속 700-1000km에 달하는 것으로 나타났습니다. 

 거대 질량 블랙홀은 제트의 형태로 엄청난 물질을 뿜어내 은하 물질 분포를 바꾸는 역할을 합니다. 그런데 최근 연구 결과는 강착원반도 여기에 기여하는 것으로 나타났습니다. 이는 은하 중심부의 물질을 밖으로 빼내는 역할을 해 결과적으로 은하의 별 생성 속도를 늦추고 나이든 은하가 되도록 유도합니다. 동시에 이와 같은 물질 분출은 활동성 은하핵의 밝기가 왜 차이가 나는지도 설명하고 있습니다. 강착 원반으로 빠지는 물질이 많을수록 제트의 밝기는 낮아질 것입니다. 

 블랙홀은 무엇이든지 흡수하는 천체의 이미지가 강하지만, 동시에 많은 물질을 분출해 우주의 물질 분포를 바꾸는 큰 힘이 있습니다. 그 과정을 연구하는 것은 우리가 살고 있는 은하와 우주가 왜 지금같은 형태가 되었는지를 이해하는데 도움이 될 것입니다. 

 참고 

A. L. Longinotti et al. Early Science with the Large Millimeter Telescope: An Energy-driven Wind Revealed by Massive Molecular and Fast X-Ray Outflows in the Seyfert Galaxy IRAS 17020+4544, The Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/2041-8213/aae5fd 

 https://phys.org/news/2018-10-large-millimeter-telescope-powerful-molecular.html#jCp