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우주 이야기 1164 - 가장 가까이에서 공전하는 거대 질량 블랙홀 포착



 (This image shows close-up (left) and wide (right) views of the two bright galactic nuclei, each housing a supermassive black hole, in NGC 7727, a galaxy located 89 million light-years away from Earth in the constellation Aquarius. Each nucleus consists of a dense group of stars with a supermassive black hole at its centre. The two black holes are on a collision course and form the closest pair of supermassive black holes found to date. It is also the pair with the smallest separation between two supermassive black holes found to date — observed to be just 1600 light-years apart in the sky. The image on the left was taken with the MUSE instrument on ESO’s Very Large Telescope (VLT) at the Paranal Observatory in Chile while the one on the right was taken with ESO's VLT Survey Telescope. Credit: ESO/Voggel et al.; ESO/VST ATLAS team. Acknowledgement: Durham University/CASU/WFAU)




 은하 중심에는 태양 질량의 수백만 배에서 수십억 배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 존재합니다. 이런 거대 질량 블랙홀은 경우에 따라 하나가 아니라 두 개인 경우가 있는데, 보통 두 개의 은하가 충돌하는 과정에서 생긴 블랙홀 쌍성계입니다. 대부분의 경우 두 블랙홀은 서로의 강력한 중력에 의해 이끌려 하나로 합체되 더 거대한 블랙홀이 됩니다. 



 최근 천문학자들은 유럽 남방 천문대 (ESO)의 VLT에 설치된 Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) 장치를 이용해 지구에서 7600만 광년 떨어진 은하 NGC 7727가 사실은 두 개의 거대 질량 블랙홀을 지니고 있다는 사실을 확인했습니다. 가까운 거리는 아니지만, 사실 지금까지 알려진 거대 질량 블랙홀 쌍성계 가운데서 지구에 가장 가까운 것입니다. 



 두 블랙홀 가운데 큰 쪽은 태양 질량의 1억5400만배에 달하는 꽤 큰 거대 질량 블랙홀이고 작은 쪽은 태양 질량의 630만 배에 달하는 질량을 지니고 있습니다. 사실 작은 쪽도 우리 은하 중심 블랙홀의 1.5배에 달해 그렇게 작지 않은 크기의 블랙홀이라고 할 수 있습니다. 연구팀은 VLT와 허블 우주 망원경 데이터를 조합해 이 사실을 다시 확인했습니다. 



 이렇게 거대한 블랙홀 쌍성계는 결국 강력한 중력파를 내면서 하나의 더 거대한 블랙홀로 합쳐지는 것이 일반적인 경우입니다. 아마도 우리 은하 중심 블랙홀도 같은 과정을 거쳐 더 거대해졌을 것입니다. 따라서 이 과정을 이해하는 것은 우리 은하를 포함한 은하의 합체와 진화를 이해하는 것이라고 할 수 있습니다. 과학자들은 쌍성계 블랙홀 가운데 현재까지 밝혀진 것이 극히 일부라고 생각하고 있습니다. 연구팀은 거대 질량 블랙홀의 숫자가 사실은 지금까지 알려진 것보다 30% 더 많을 수도 있다고 보고 있습니다. 



 앞으로 발사될 제임스 웹 우주 망원경과 지상 거대 망원경인 ELT가 완성되면 더 많은 거대 질량 블랙홀 쌍성계의 모습이 드러날 것으로 예상됩니다. 




 참고 



https://phys.org/news/2021-11-large-telescope-uncovers-closest-pair.html


 K. T. Voggel et al, First direct dynamical detection of a dual super-massive black hole system at sub-kpc separation, Astronomy & Astrophysics (2021). DOI: 10.1051/0004-6361/202140827

 



 

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