(A Hubble Space Telescope visible-light image of the galaxy MCG-03-34-064. Hubble's sharp view reveals three distinct bright spots embedded in a white ellipse at the galaxy's center (expanded in an inset image at upper right). Two of these bright spots are the source of strong X-ray emission, a telltale sign that they are supermassive black holes. The black holes shine brightly because they are converting infalling matter into energy, and blaze across space as active galactic nuclei. Their separation is about 300 light-years. The third spot is a blob of bright gas. The blue streak pointing to the 5 o'clock position may be a jet fired from one of the black holes. The black hole pair is a result of a merger between two galaxies that will eventually collide. Credit: NASA, ESA, Anna Trindade Falcão (CfA))
(This is an artist's depiction of a pair of active black holes at the heart of two merging galaxies. They are both surrounded by an accretion disk of hot gas. Some of the material is ejected along the spin axis of each black hole. Confined by powerful magnetic fields, the jets blaze across space at nearly the speed of light as devastating beams of energy. Credit: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI))
앞서 여러 차례 소개한 것처럼 은하는 충돌과 합체를 거듭하면서 커졌습니다. 그리고 이 과정에서 은하 중심 블랙홀 역시 합체해 점점 몸집을 불려왔습니다. 과학자들은 은하와 블랙홀의 성장을 이해하기 위해 이 과정에 있는 은하를 관측해왔습니다.
하버드 스미스소니언 천체물리학 센터의 애나 트린다드 팔카오 (Anna Trindade Falcão of the Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian)가 이끄는 연구팀은 이런 충돌 은하 중 하나의 이미지를 분석하던 중 새로눗 사실을 발견했습니다.
지구에서 8억 광년 떨어진 MCG-03-34-64는 가스가 풍부한 충돌 은하로 지구에서 관측할 때 많은 에너지를 방출하고 있어 활동성 은하핵 active galactic nuclei (AGN)으로 불립니다.
그런데 허블 우주 망원경 관측 데이터를 리뷰하던 중 연구팀은 이 은하핵에서 세 개의 강한 광학 회절 현상을 관측했습니다. 아주 좁은 곳에서 밝게 빛나는 산소 가스를 발견한 연구팀은 그 이유를 알기 위해 찬드라 X선 위성의 관측 데이터를 함께 분석했습니다.
그 결과 이 관측 결과를 설명할 수 있는 가장 좋은 해석은 아직 합체되지 않은 거대 질량 블랙홀 2개가 300광년 거리에서 서로 공전하고 있다는 것임을 확인했습니다. 연구팀은 이 해석이 옳은지 보기 위해 Karl G. Jansky Very Large Array 전파 망원경 관측 자료까지 추가로 분석했습니다.
이번 관측 결과는 역대 가장 가까운 거대 질량 블랙홀 듀오로 이들은 이 둘은 1억 년 이내로 합체될 것으로 보입니다. 인간의 관점에서는 영겁의 세월이지만, 우주의 관점에서 보면 충돌이 임박한 두 블랙홀이라고 볼 수 있습니다.
이보다 더 가까이 있는 블랙홀은 사실 관측이 쉽지 않습니다. 띠라서 과학자들은 블랙홀 충돌 시 나타나는 중력파가 더 좋은 관측 목표가 될 것으로 보고 있습니다. 현재 추진 중인 우주 중력파 검출기인 LISA (Laser Interferometer Space Antenna)가 2030년대 중반에 발사되면 이에 대한 많은 정보를 얻을 수 있을
것입니다.
참고
https://phys.org/news/2024-09-hubble-chandra-supermassive-black-hole.html
Anna Trindade Falcão et al, Resolving a Candidate Dual Active Galactic Nucleus with ∼100 pc Separation in MCG-03-34-64, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad6b91
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