우주 이야기 1062 - 타이 파이터 은하 포착

 (This illustration shows two views of the active galaxy TXS 0128+554, located around 500 million light-years away. Left: The galaxy's central jets appear as they would if we viewed them both at the same angle. The black hole, embedded in a disk of dust and gas, launches a pair of particle jets traveling at nearly the speed of light. Scientists think gamma rays (magenta) detected by NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope originate from the base of these jets. As the jets collide with material surrounding the galaxy, they form identical lobes seen at radio wavelengths (orange). The jets experienced two distinct bouts of activity, which created the gap between the lobes and the black hole. Right: The galaxy appears in its actual orientation, with its jets tipped out of our line of sight by about 50 degrees. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center)

(This image shows TXS 0128 at 15.4 gigahertz as observed by the Very Long Baseline Array (VLBA), a globe-spanning network of radio antennas. The colors correspond to the radio signal's intensity, from low (purple) to high (yellow). Credit: NRAO)

(This animation shows the changing appearance of active galaxy TXS 0128 at six radio wavelengths measured by the Very Long Baseline Array: 2.3, 5, 6.6, 8.4, 15.4, and 22.2 gigahertz (GHz).View animated GIF: https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/radio_sequence_800px.gif Credit: NRAO/NASA's Goddard Space Flight Center)

 천문학자들이 지구에서 관측했을 때 마치 스타워즈에 나오는 타이 파이터 (Tie fighter) 같은 독특한 외형을 지닌 활동 은하를 발견했습니다. 퍼듀 대학의 매튜 리스터 교수(Matthew Lister, a professor of physics and astronomy at Purdue University)가 이끄는 연구팀은 나사의 페르미 감마선 우주 망원경이 2015년 관측한 감마선 방출원 가운데 하나인 TXS 0128+554를 연구했습니다. 

 TXS 0128+554는 지구에서 5억 광년 떨어진 활동성 은하핵으로 그 중심에는 태양 질량의 10억배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 존재합니다. 이 은하 중심 블랙홀에서 나오는 강력한 제트는 가장 높은 온도의 파장인 감마선을 방출할 정도로 온도가 높습니다. 하지만 사실 여러 파장에서 고에너지 방출이 이뤄지기 때문에 그 실체를 알아내기 위해서는 여러 파장에서 관측이 필요합니다. 

 연구팀은 지상에 있는 Very Long Baseline Array (VLBA)와 나사의 찬드라 X선 위성을 이용해 이 활동 은하핵을 관찰하면서 재미 있는 사실을 발견했습니다, VLBA는 2.3 - 22.2GHz 전파 영역에서 페르미 보다 100만배 더 디테일한 이미지를 보여줬는데, 그 모습이 타이 파이터와 유사했기 때문입니다. 타이 파이터의 양측 수직 날개와 같은 형상은 사실 오래전 블랙홀에서 방출된 제트의 흔적입니다. 

 연구팀의 분석에 따르면 TXS 0128+554는 90년 전 강력한 제트를 방출했던 것으로 보입니다. 그러다가 어떤 이유에서인지 50년전 방출이 거의 중단되었습니다. 이때 제트의 형태로 방출된 물질은 주변의 성간 물질과 충돌해 수직 날개에 해당하는 거대한 구조물을 만들었습니다. 그리고 다시 10년 정도 전부터 제트가 방출되면서 수평 날개에 해당하는 구조물이 생긴 것입니다. 타이 파이터의 전체 크기는 폭 35광년 정도이며 지구에서 봤을 때 대략 50도 정도 기울어져 있어 타이 파이터처럼 보이는 것입니다. 

 이번 연구는 다양한 파장에서 천체를 관측하는 이유를 설명해 줍니다. 여러 각도에서 봐야 사물의 전체 모습을 이해할 수 있는 것처럼 여러 파장에서 같은 천체를 관측하면 온도와 물질에 따른 구조를 파악할 수 있기 때문입니다. 한 가지 관점에서만 사물을 바라보는 것 역시 그래서 좋지 않을 것입니다. 

 참고 

https://phys.org/news/2020-08-nasa-missions-explore-fighter-galaxy.html

M. L. Lister et al. TXS 0128+554: A Young Gamma-Ray-emitting Active Galactic Nucleus with Episodic Jet Activity. Published 2020 August 25 • 2020. The Astrophysical Journal, Volume 899, Number 2