(Illustration shows a likely configuration of a gravitational lensing system discovered by OVRO. The 'milli-lens' is located in or near the intervening spiral galaxy. The lens is magnifying blobs of jet material within the active galaxy PKS1413+135, but the blobs are too small to be seen in the radio image (top left), taken by MOJAVE. Only when the blobs move far away from the yellow core do they expand and are visible as the pink blobs in the image. Credit: Anthony Readhead/Caltech/MOJAVE)
천문학자들이 중력 렌즈의 도움을 받아 블랙홀의 제트를 매우 세밀하게 관측하는 데 성공했습니다. 칼텍의 오웬스 밸리 전파 관측소Owens Valley Radio Observatory (OVRO)에 있는 40m 전파 망원경과 중간 질량 중력 렌즈의 협업을 통해서 블랙홀의 제트를 전례없이 세밀하게 관측할 수 있었던 것입니다.
중력 렌즈는 아인슈타인의 상대성 이론에 의해 예측된 현상으로 중력에 의해 빛의 경로가 굴절되듯이 변경되어 렌즈처럼 작용하는 현상을 이야기합니다. 보통은 은하나 은하단 같이 큰 중력을 지는 천체가 일으키는 중력 렌즈 효과를 이용해서 멀리 떨어진 은하나 퀘이사를 관측하지만, 요즘은 관측 기술의 발전으로 별을 이용한 마이크로 중력 렌즈 역시 관측에 활용되고 있습니다.
이번 관측에서는 PKS1413+135라는 활동성 은하핵을 전파 망원경으로 관측했습니다. 이 은하 중심에는 활발하게 물질을 흡수하는 중심 블랙홀이 있는데, 상당수 물질은 사상의 지평면으로 사라지지만 일부는 블랙홀로 들어가지 못하고 제트라는 형태로 분출되게 됩니다. 제트는 이름처럼 물질의 고속 분출이며 그 속도는 제트기보다 훨씬 빠릅니다. 광속에 가까운 물질의 분출이니까요.
강력한 활동은하의 제트는 수억 광년 떨어진 지구에서도 관측이 가능할 정도로 밝습니다. 하지만 그 구조를 세밀하게 관측하는 것은 다른 이야기입니다. 칼텍의 해리쉬 베단덤(Harish Vedantham, a Caltech Millikan Postdoctoral Scholar)과 그 동료들은 항성과 은하의 중간 정도 질량을 가진 천체의 도움을 받아 기존에 관측할 수 있던 것보다 100배나 확대해서 블랙홀의 제트를 관측할 수 있는 기회를 얻었습니다.
연구팀에 의하면 이 천체의 질량은 대략 태양의 1만 배 정도로 별이나 가스의 모임으로 생각되는데, 중간 정도 질량을 지닌 중력 렌즈이기 때문에 microlense 대신 밀리렌즈 milli-lense라고 표현했습니다. 연구팀은 밀리 렌즈를 통해서 수 광년 단위까지 해상도를 높일 수 있었습니다.
보통 제트라고 하면 연속적인 물줄기를 생각하게 되지만, 실제로 블랙홀의 제트는 불연속적인 특징을 가지고 있습니다. 물질의 흡수되는 정도에 따라 마치 총알이 튀어나오는 기관총처럼 한 번에 물질이 많이 나오는 경우가 있는 것입니다. 밀리 렌즈의 도움으로 과학자들은 그 모습을 더 자세히 관측할 수 있게 되었습니다.
강한 중력을 지닌 천체는 이제 천문학에서는 없어서는 안될 도구입니다. 자연이 준 렌즈 덕분에 우리는 우주를 더 잘 이해할 수 있게 되었습니다.
참고
The two studies, titled, "Symmetric Achromatic Variability in Active Galaxies: A Powerful New Gravitational Lensing Probe?" and "The Peculiar Light Curve of J1415+1320: A Case Study in Extreme Scattering Events," are published in The Astrophysical Journal.
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