기본 콘텐츠로 건너뛰기

우주 이야기 186 - 은하 중심 블랙홀이 뿜어내는 제트



 이전 포스트에서 몇차례 소개한 것 처럼 우리 은하 중심에는 다른 은하 중심과 마찬가지로 거대한 블랙홀이 존재합니다. 우리 은하 중심 블랙홀은 대략 태양 질량의 400 만배나 되는 거대 질량 블랙홀 (Super Massive Black Hole  SMBH) 으로 알려져 있습니다. 이 블랙홀은 은하 중심의 수많은 별과 두꺼운 가스에 가려 가시광선 영역에서는 관측이 불가능하지만 대신 강력한 전파를 방출하기 때문에 그 존재는 오래 전부터 알려져 있었습니다. 궁수자리 방면의 강력한 전파 방출원이기 때문에 궁수자리 A* (Sagittarius A*) 라고 명명되어 있죠. 이 거대 블랙홀에 대해서는 이전 포스팅을 참조해 주시기 바랍니다. 


 은하 중심 블랙홀의 실제 모습은 : http://jjy0501.blogspot.kr/2013/01/139.html

 은하 중심 블랙홀에 가장 근접한 항성 발견 : http://jjy0501.blogspot.kr/2012/10/115.html


 블랙홀에 대한 우리의 지식을 종합하면 이 은하 중심 블랙홀 궁수자리 A* 는 주변에는 블랙홀 주변으로 빨려 들어가는 물질들이 팽이 처럼 소용돌이 치면서 만들어진 강착 원반과 더불어 이 원반의 양 수직 방향으로 강력한 제트가 존재할 것입니다. 하지만 앞서 이야기했듯이 별들이 집중적으로 모인 은하 중심부근인데다 지구에서 26000 광년이나 떨어져 있고, 주변에는 블랙홀의 중력으로 인해 끌려온 가스와 먼지가 뒤덮고 있어 이를 관측하기란 대단히 곤란했습니다


 하지만 최근 천문학자들은 찬드라 X 선 위성과 미국의 국립 과학 재단의 VLA (Very Large Array) 전파 망원경을 사용해서 이 제트의 흔적을 찾아내는데 성공했다고 합니다. 제트안에는 고에너지 입자들이 엄청난 고온으로 뿜어져 나오게 되는데 따라서 가시광 보다는 X 선 같은 높은 에너지에서 나오는 전자기파가 방출되는 비율이 높을 수 밖에 없습니다. 



(우리 은하 중심 블랙홀의 증거  New evidence has been uncovered for the presence of a jet of high-energy particles blasting out of the Milky Way's supermassive black hole. (Credit: X-ray: NASA/CXC/UCLA/Z.Li et al; Radio: NRAO/VLA) ) 


 위의 사진에서 관측된 제트는 한쪽 방향으로 반대 방향 제트는 가스와 먼지에 의해 가려서 보이지 않고 있습니다. 현재 우리 은하의 제트를 관측하기 쉽지 않은 이유는 우리 은하가 생성된지 오래된 안정된 은하라 은하 중심 블랙홀으로 빨려들어가는 물체의 양이 크기에 비해 많지 않기 때문입니다. 물론 갑자기 은하 중심 블랙홀로 빨려 들어가는 물체가 많아지면 강력한 제트가 은하 밖으로 까지 뿜어져 나올 수도 있습니다. 


 블랙홀로 빨려들어가는 물질들은 블랙홀에 가까이 갈수록 물체에 작용하는 중력의 차이 때문에 잘게 조각난 후 블랙홀 주위의 강착 원반 (Accretion disk) 에 합류하게 됩니다. 강착 원반은 블랙홀의 강력한 중력에 의해 블랙홀 주변의 물체들이 그 주변을 초고속으로 공전하면서 생성되는 것으로 이 역시 강력한 전파 방출원입니다. 


 이곳에서 물질들이 서로 마찰과 열에 의해 믹서기 처럼 갈리면 원자 내지는 아원자 입자단위로 갈려나간 물질이 최종적으로 블랙홀의 사상의 지평면 아래로 흡수됩니다. 즉 블랙홀에 삼켜지는 것이죠. 그러나 모든 물질이 빨려들어가지 못할 만큼 양이 많으면 일부는 자기장을 따라서 강착 원반의 수직 방향으로 초고속으로 뿜어져 나오게 됩니다. (아래 사진과 그림 참조) 이 때 강착 원반은 블랙홀의 자전 방향에 수직으로 형성되며 제트는 자전축 방향으로 뿜어져 나오게 됩니다. 쉽게 말해 강착 원반은 블랙홀의 적도 상공에, 제트는 남극과 북극 방향으로 나온다는 것이죠.  



(물질을 빨아들이는 블랙홀의 모식도  Credit : NASA)  



(5000 광년에 달하는 아광속 제트를 뿜어내는 M87 은하.   This Hubble Space Telescope photograph shows the jet of matter ejected from M87 at nearly light speed, as it stretches 1.5 kpc (5 kly) from the galactic core. Credit : NASA/ESA )  


 M87 처럼 거대한 제트를 뿜어내는 경우 가시광 영역에서도 관측이 가능하겠지만 우리 은하 중심 블랙홀은 그다지 많은 물질을 흡수하는 중이 아니라서 제트를 관측하기 매우 어려웠습니다. 하지만 반드시 제트가 존재할 것으로 과학자들은 확신하고 있었습니다. 이번 관측 결과는 이와 같은 이론을 지지하는 내용이라고 하겠습니다. 


 이번 연구의 또 다른 성과라면 제트의 방향을 알아냄으로써 은하 중심 블랙홀의 자전 방향을 알수 있다는 것이죠. 그 결과 은하 중심 블랙홀의 자전 축은 은하의 자전축과 동일하다는 것을 알 수 있다고 연구팀은 언급했습니다. 이는 최근에 자전축을 흔들만큼 큰 충돌이 없었다는 이야기 입니다. 우리 은하 중심 블랙홀은 은하가 자전하는 것과 동일하게 자전하고 있습니다. 


 만약 이 자전축이 바뀌려면 아주 큰 충돌이 있어야 하는데 예를 들면 두 은하의 충돌이 그런 경우 입니다. 이 경우 은하 중심 블랙홀은 궁극적으로 서로 충돌 할 수 있는데 이 때 제트의 방향은 은하의 자전 방향과는 상관없을 수도 있습니다. 우리 은하의 경우 최근에 대규모 은하 충돌은 겪지 않았죠. 앞으로 안드로메다 은하와 충돌 가능성은 있지만 수십 억년 후의 일이 될 예정입니다. 그 때는 엄청난 장관이 있겠지만 지구에서 이를 관측하기는 아마도 불가능할 것 같습니다. 이 시점의 지구는 사람이 살 수 없는 곳이 될테고 아마도 그 전에 인류가 없어질 가능성이 높을 테니 말이죠.  


 참고  

Journal Reference:
  1. Zhiyuan Li, Mark R. Morris, Frederick K. Baganoff. Evidence for A Parsec-scale Jet from The Galactic Center Black Hole: Interaction with Local Gas. The Astrophysical Journal, 2013 [link]




라벨:

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

세상에서 가장 큰 벌

( Wallace's giant bee, the largest known bee species in the world, is four times larger than a European honeybee(Credit: Clay Bolt) ) (Photographer Clay Bolt snaps some of the first-ever shots of Wallace's giant bee in the wild(Credit: Simon Robson)  월리스의 거대 벌 (Wallace’s giant bee)로 알려진 Megachile pluto는 매우 거대한 인도네시아 벌로 세상에서 가장 거대한 말벌과도 경쟁할 수 있는 크기를 지니고 있습니다. 암컷의 경우 몸길이 3.8cm, 날개너비 6.35cm으로 알려진 벌 가운데 가장 거대하지만 수컷의 경우 이보다 작아서 몸길이가 2.3cm 정도입니다. 아무튼 일반 꿀벌의 4배가 넘는 몸길이를 지닌 거대 벌이라고 할 수 있습니다.   메가칠레는 1981년 몇 개의 표본이 발견된 이후 지금까지 추가 발견이 되지 않아 멸종되었다고 보는 과학자들도 있었습니다. 2018년에 eBay에 표본이 나왔지만, 언제 잡힌 것인지는 알 수 없었습니다. 사실 이 벌은 1858년 처음 발견된 이후 1981년에야 다시 발견되었을 만큼 찾기 어려운 희귀종입니다. 그런데 시드니 대학과 국제 야생 동물 보호 협회 (Global Wildlife Conservation)의 연구팀이 오랜 수색 끝에 2019년 인도네시아의 오지에서 메가칠레 암컷을 야생 상태에서 발견하는데 성공했습니다.   메가칠레 암컷은 특이하게도 살아있는 흰개미 둥지가 있는 나무에 둥지를 만들고 살아갑니다. 이들의 거대한 턱은 나무의 수지를 모아 둥지를 짓는데 유리합니다. 하지만 워낙 희귀종이라 이들의 생태에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.  (동영상)...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

사막에서 식물을 재배하는 온실 Ecodome

 지구 기후가 변해가면서 일부 지역에서는 비가 더 많이 내리지만 반대로 비가 적게 내리는 지역도 생기고 있습니다. 일부 아프리카 개도국에서는 이에 더해서 인구 증가로 인해 식량과 물이 모두 크게 부족한 현상이 지속되고 있습니다. 이를 해결하기 위한 여러 가지 아이디어들이 나오고 있는데, 그 중 하나가 사막 온실입니다.   사막에 온실을 건설한다는 아이디어는 이상해 보이지만, 실제로는 다양한 사막 온실이 식물재배를 위해서 시도되고 있습니다. 사막 온실의 아이디어는 낮과 밤의 일교차가 큰 사막 환경에서 작물을 재배함과 동시에 물이 증발해서 사라지는 것을 막는데 그 중요한 이유가 있습니다.   사막화가 진행 중인 에티오피아의 곤다르 대학( University of Gondar's Faculty of Agriculture )의 연구자들은 사막 온실과 이슬을 모으는 장치를 결합한 독특한 사막 온실을 공개했습니다. 이들은 이를 에코돔( Ecodome )이라고 명명했는데, 아직 프로토타입을 건설한 것은 아니지만 그 컨셉을 공개하고 개발에 착수했다고 합니다.   원리는 간단합니다. 사막에 건설된 온실안에서 작물을 키움니다. 이 작물은 광합성을 하면서 수증기를 밖으로 내보네게 되지만, 온실 때문에 이 수증기를 달아나지 못하고 갖히게 됩니다. 밤이 되면 이 수증기는 다시 응결됩니다. 그리고 동시에 에코돔의 가장 위에 있는 부분이 열리면서 여기로 찬 공기가 들어와 외부 공기에 있는 수증기가 응결되어 에코돔 내부로 들어옵니다. 그렇게 얻은 물은 식수는 물론 식물 재배 모두에 사용 가능합니다.  (에코돔의 컨셉.  출처 : Roots Up)   (동영상)   이 컨셉은 마치 사막 온실과 이슬을 모으는 담수 장치를 합쳐놓은 것이라고 말할 수 있습니다. 물론 실제로도 잘 작동할지는 직접 테스트를 해봐야 알 수...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기