우주 이야기 968 - 충돌 코스에 들어선 세 개의 블랙홀

(Credit: X-ray: NASA/CXC/George Mason Univ./R. Pfeifle et al.; Optical: SDSS & NASA/STScI)

은하 끼리 충돌하면 은하 중심에 있는 거대 질량 블랙홀 역시 서로의 중력에 이끌려 충돌하게 됩니다. 그리고 그 결과로 새로운 거대 질량 블랙홀이 합체된 은하 중심에 자리잡게 됩니다. 여러 개의 은하가 충돌할수도 있기 때문에 이론적으로 충돌하는 거대 질량 블랙홀은 두 개 이상일 수 있습니다. 하지만 이를 실제로 관측하기는 어려웠습니다.

조지 메이슨 대학의 라이언 파이플레 (Ryan Pfeifle of George Mason University in Fairfax, Virginia)와 그 동료들은 나사의 찬드라 X선 관측 위성을 포함한 여러 개의 관측 장비 데이터를 종합해 지구에서 10억 광년 떨어진 천체 SDSS J084905.51+111447.2가 사실은 세 개의 거대 질량 블랙홀이 충돌 코스에 들어선 것임을 밝혀냈습니다.

(동영상)

이름처럼 이 삼중 블랙홀 시스템은 처음에 Sloan Digital Sky Survey (SDSS) 관측 데이터를 통해 그 존재가 알려졌습니다. 이후 연구팀은 Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), Large Binocular Telescope (LBT), 찬드라 X선 망원경 및 Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR)를 이용해 적외선 영역에서부터 X선 영역까지 광범위한 관측을 통해 이 천체가 삼중 블랙홀이라는 사실을 밝혀냈습니다.

이렇게 여러 망원경을 동원한 이유는 은하 중심 블랙홀이 많은 가스와 먼지에 가려 있어 잘 보이지 않는데다, 세 개의 블랙홀을 명확하게 분리해서 관측하기에 너무 먼 거리이기 때문입니다. 아무튼 과학자들은 이 은하에 세 개의 블랙홀이 있을 뿐 아니라 결국 셋이 미래에 충돌하게 될 것이라는 사실을 확인했습니다. 삼중 추돌 사고가 예정된 블랙홀인 셈입니다. 광활한 우주에서도 실제로 관측하기는 쉽지 않은 일임에 분명합니다.

참고

"A Triple AGN in a Mid-Infrared Selected Late Stage Galaxy Merger," Ryan W. Pfeifle et al., 2019, Astrophysical Journal: arxiv.org/abs/1908.01732

https://phys.org/news/2019-09-black-holes-collision.html

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