(A sky survey image of the massive galaxy NGC 1600, and a Hubble Space Telescope closeup of the bright center of the galaxy where the 17-billion-solar-mass black hole -- or binary black hole -- resides. Credit: ESA/Hubble image courtesy of STScI.)
항상 일치하지는 않지만, 일반적으로 거대 질량 블랙홀은 큰 은하에서 더 커지게 됩니다. 일단 흡수할 수 있는 질량이 많은 만큼 더 질량이 큰 블랙홀이 될 수 있는 것이죠. 태양질량의 210억배로 기네스 기록에 등재된 콤마 은하단(Coma Cluster)의 거대 질량 블랙홀이 그 좋은 사례입니다. 하지만 예외도 존재하게 마련입니다.
캘리포니아 대학의 천문학자인 충페이 마 교수(Chung-Pei Ma, a UC Berkeley professor of astronomy)가 이끄는 연구팀은 대략 2억 광년 떨어진 NGC1600이라는 평범한 은하에서 태양 질량의 170억배에 달하는 거대 질량 블랙홀을 찾아냈습니다. 마 교수는 거대 질량 블랙홀을 찾는 MASSIVE 연구를 이끌고 있는데 여기서 의외의 결과가 발견된 것입니다.
NGC 1600은 콤마 은하단에 비교해서 거의 사막 같은 장소에 자리잡고 있습니다. 연구팀은 이를 높은 마천루 빌딩이 맨하튼 한 가운데가 아니라 시골 마을에서 발견되는 것 같이 독특한 현상이라고 설명했습니다.
그런데 사실 콤마 은하단처럼 밀집된 은하는 그렇게 많지 않습니다. 오히려 우주에 흔한 것은 NGC 1600 같은 은하입니다. 이런 은하에도 초거대 질량 블랙홀이 존재할 수 있다면 우주에 존재하는 초거대 질량 블랙홀은 생각보다 더 많은지도 모릅니다.
더 흥미로운 사실은 콤마 은하단의 거대 질량 블랙홀의 추정 질량이 태양 질량의 30억배에서 210억배 사이인 반면 새로 발견된 블랙홀은 155억배에서 185억배 사이라는 사실입니다. 따라서 어쩌면 NGC 1600의 블랙홀이 더 클 수도 있습니다.
그 정확한 이유는 알 수 없지만, 이 은하의 중심 별들이 마치 두 개의 블랙홀 중심을 돌았던 것처럼 배열된 것을 볼 때 아마도 블랙홀의 합체가 중요한 이유가 될 수 있을 것 같습니다. 하지만 블랙홀의 충돌 역시 은하가 밀집한 장소에서 잘 일어난다는 것을 생각할 때 NGC1600은 매우 흥미로운 케이스입니다.
여담이지만 블랙홀의 충돌은 강력한 중력파를 발생시킵니다. 이런 일이 우주에서 드물지 않게 일어난다면 우리가 더 정밀한 중력파 검출 장치를 통해서 앞으로 검증할 수 있게 될 것입니다.
한 가지 더 알아야할 사실은 우리가 연구한 은하와 블랙홀은 우주 전체에 비해서 매우 작은 일부에 불과하다는 것입니다. 따라서 은하 중심의 거대질량 블랙홀에 대해서도 아직 우리가 모르는 게 더 많습니다. 앞으로 더 많은 연구를 통해서 이들의 생성 원인과 진화 과정을 밝혀내야 할 것입니다.
참고
A 17-billion-solar-mass black hole in a group galaxy with a diffuse core, Nature, nature.com/articles/doi:10.1038/nature17197
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