(An annotated graphic of the torus around an active galactic nucleus(Credit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF))
(An annotated version of the VLA image of Cygnus A's torus(Credit: Carilli et al., NRAO/AUI/NSF))
은하 증심의 거대 블랙홀은 은하에서 가장 막대한 에너지를 방출하는 천체입니다. 태양 질량의 수백만 배에 달하는 블랙홀로 흡수된 물질은 블랙홀로 빨려 들어가면서 거대한 강착원반을 형성하며 여기서 블랙홀로 흡수되는 물질 가운데 상당수는 제트의 형태로 방출됩니다. 방출되는 에너지가 특히 많은 경우 활동성 은하핵 active galactic nuclei (AGN)으로 불리는데 전파 은하, 퀘이사, 블레이저 등이 모두 정도의 차이만 있지 비슷한 원리로 보이는 것으로 여겨지고 있습니다.
미 국립 전파 망원경 관측소 National Radio Astronomy Observatory (NRAO)의 크리스 카릴리( Chris Carilli)와 그 동료들은 블랙홀의 강착원반 밖에 위치한 도넛 모양의 거대 가스 구름인 토러스 Torus를 최초로 직접 관측했습니다. 과학자들은 퀘이사, 블레이저, 전파 은하의 차이가 바로 이 토러스와 지구에서 관측 방향의 차이로 인해 생긴다고 보고 있습니다. 예를 들어 지구에서 토러스를 거칮 않고 제트를 직접 관측하면 블레이저가 되고 토러스의 측면에서 관측하면 전파만 강하게 관측되어 전파 은하가 되는 것입니다. 하지만 실제로 토러스의 모습을 직접 관측하기는 어려웠습니다.
연구팀은 Very Large Array (VLA)를 이용해 지구에서 7억 6천만 광년 떨어진 전파 은하인 Cygnus A를 관측했습니다. 이 은하 중심에는 태양 질량의 25억 배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 존재합니다. 물론 가까운 거리는 아니지만 다른 전파 은하보다는 훨씬 가깝기 때문에 연구팀은 VLA의 분해능을 최대로 끌어올려 도넛 모양의 토러스를 직접 관측하기 위해 시도했습니다. 그 결과 반지름 900광년의 거대한 도넛 모양의 가스 구름을 확인할 수 있었습니다.
연구팀은 더 강력한 차세대 전파 망원경인 Next Generation Very Large Array (ngVLA)을 통해 토러스의 구조를 더 자세히 들여다볼 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 블랙홀 주변 역시 블랙홀 만큼이나 많은 비밀을 간직하고 있으며 앞으로 풀어야할 숙제가 많습니다.
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