우주 이야기 371 - 두 개의 거대 블랙홀이 만드는 퀘이사

(OU astrophysicist and his Chinese collaborator used observations from NASA's Hubble Space Telescope find two supermassive black holes in Markarian 231. Credit: Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland )​

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 미국과 중국의 과학자팀이 지구에서 매우 가까운 퀘이사에서 매우 독특한 현상을 발견했습니다. ​마카리안 213(Markarian 231 (Mrk 231))은 지구에서 불과 6억 광년 떨어진 퀘이사라는 점도 독특하지만, 더 나아가 허블 우주 망원경의 자외선 관측 결과를 토대로 알아낸 사실은 더 독특합니다. 왜냐하면 블랙홀이 하나가 아니라 두 개였기 때문입니다.

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 퀘이사는 은하 중심의 거대 질량 블랙홀에서 나오는 제트를 지구에서 정면으로 관측하는 현상으로 설명합니다. 은하 중심부는 많은 물질이 모이는 장소이고 결국 서로 중력으로 합쳐지다보면 블랙홀의 임계 질량(TOV 한계)를 넘게 되기 때문입니다. 그리고 더 흡수할 물질이 많기 때문에 이 블랙홀은 태양 질량의 수백만 배가 넘는 거대 질량 블랙홀로 자라나게 됩니다.

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 마카리안 213의 경우 이번 연구에서 두 개의 독립적인 거대 블랙홀으로 되어 있을 가능성이 큰 것으로 조사되었습니다. 시뮬레이션 결과는 각각 태양 질량의 400만 배와  150만 배의 질량을 가진 블랙홀일 가능성이 높다고 합니다. 이들은 1.2 년을 주기로 공전하는 것으로 보입니다.

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 이 현상을 설명할 가장 좋은 가설은 본래 하나의 큰 블랙홀이 있는 평범한 은하였는데, 다른 은하를 흡수 합병하는 과정에서 두 개의 독립적인 중심 블랙홀이 서로의 질량 중심을 공전하게 되었다는 것입니다. 사실 이와 같은 합병 과정은 다른 은하에서도 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 궁극적으로는 두 개 이상의 중심 블랙홀이 서로 완전히 합쳐지는 경우도 있었던 것으로 생각됩니다.

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 보다 많은 연구가 필요하겠지만, 사실이라면 꽤 흥미로운 이야기가 아닐 수 없습니다. 어쩌면 우주 초기도 아닌데 이렇게 활발한 중심 블랙홀이 있는 이유도 은하 충돌의 결과일지도 모릅니다. 그리고 이런 형태의 퀘이사가 생각보다 흔할 가능성도 있겠죠.

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 이 연구는 Astrophysical Journal에 실렸습니다. 

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 참고  

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  "A Probable Milli-parsec Supermassive Binary Black Hole in the Nearest Quasar Mrk 231," Chang-Shuo Yan et al., 2015 August 20, Astrophysical Journal, Vol. 809, No. 2dx.doi.org/10.1088/0004-637X/809/2/117 , Arxiv:arxiv.org/abs/1508.06292                                        

  http://phys.org/news/2015-08-astrophysicists-supermassive-black-holes-quasar.html#jCp