우주 이야기 562 - 600만년 전에는 우리 은하도 활동 은하였다?

(Credit: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

 우리 은하 중심부에는 태양 질량의 400만배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 있습니다. 현재 이 블랙홀은 종종 물질을 흡수하는 것 이외에는 비교적 잠잠한 상태지만, 600만년 전에는 많은 물지을 흡수하면서 지금보다 더 강력한 제트를 방출했다는 증거가 발견되었습니다. 이것이 중요한 이유는 '잃어버린 물질'을 찾는 데 중요한 단서가 될 수 있기 때문입니다.

 과학자들은 우리 은하가 형태를 유지하기 위해서 대략 태양질량의 1~2조배에 달하는 질량을 지녀야 한다고 보고 있습니다. 하지만 이 가운데 1/6만 우리가 아는 형태의 물질이고 나머지 80% 이상은 정체를 모르는 암흑 물질입니다. 더 큰 문제는 대략 태양 질량의 1500~3000억 배에 달하는 물질도 완전히 발견된 게 아니라는 점입니다. 솔직히 발견된 물질은 650억배 수준에 불과합니다. 나머지는 어디 있을까요?

 하버드 스미스소니언 천체 물리학 연구소 및 이탈리아 국립 천체물리학 연구소의 파브리지오 니카스트로(Fabrizio Nicastro)와 그의 동료들은 유럽 우주국의 XMM-Newton을 이용해서 X선을 방출하는 고온의 가스를 추적했습니다. 그 결과 은하계의 중심에서 거대한 거품 구조가 발견되었습니다.

 이 구조는 과거에 있었던 강력한 제트의 흔적으로 연구팀은 대략 600만년 전에 은하계 중심이 매우 밝게 빛난 흔적으로 생각하고 있습니다. 앞서 여러 번 설명드렸듯이 블랙홀로 들어가는 물질이 너무 많을 때는 모두 블랙홀로 흡수되지 못하고 상당부분이 제트라는 형태로 양 축으로 분출됩니다. 매우 고온의 물질이 분출되면서 반대로 은하계에 있는 가스가 소실되므로 이는 은하의 성장을 막는 중요한 기전으로 이해되고 있습니다.

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 연구팀은 600만년 전에도 이런 일이 일어났다고 보고 있습니다. 물론 그보다 더 전에도 이런 일이 종종 일어났을 것입니다. 주변으로 다시 물질이 들어오면 우리 은하 중심 블랙홀은 다른 활동성 은하처럼 강력한 제트를 분출하면서 빛났을 것이기 때문이죠. 역설적으로 이로 인해 블랙홀이 커지기보다는 은하 밖으로 가스가 빠져나가게 됩니다. 연구팀은 이런 활동기(active phase)가 한 번에 400만년에서 800만년 동안 지속된다고 보고 있습니다.

 이로 인해 지금까지 빠져나간 물질의 양은 무려 태양 질량의 1300억배에 이를 수 있다는 것이 연구팀의 추정입니다. 더 연구가 필요하겠지만, 사실이라면 우리 은하에서 잃어버린 물질은 초고온의 가스 형태로 우리 은하 내부나 밖에 존재할 것입니다. 그리고 이 정도면 블랙홀이 진공청소기가 아니라 펌프라고 불러도 좋을 정도입니다. 흥미로운 연구지만, 아마도 더 검증은 필요해 보입니다.

 참고

A Distant Echo of Milky Way Central Activity closes the Galaxy's Baryon Census,arxiv.org/abs/1604.08210                                         

  http://phys.org/news/2016-08-milky-blowout-bash-million-years.html#jCp