우주 이야기 721 - 거대 블랙홀 주변의 아기별

(An ALMA image of the center of the Milky Way galaxy showing the location of 11 young protostars within about 3 light-years of our galaxy's supermassive black hole. The lines indicate the direction of the bipolar lobes created by high-velocity jets from the protostars. The illustrated star in the middle of the image indicates the location of Sagittarius A*, the 4 million solar mass supermassive black hole at the center of our galaxy. The next image is a zoom-in to one of the protostars. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Yusef-Zadeh et al.; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF))

(Infant stars, like those recently identified near the supermassive black hole at the center of our galaxy, are surrounded by a swirling disk of dust and gas. In this artist's conception of an infant solar system, the young star pulls material from its surroundings into a rotating disk (right) and generates outflowing jets of material (left). Credit: Bill Saxton (NRAO/AUI/NSF))

 과학자들이 우리 은하계에서 가장 새로운 별이 탄생하기 어려워보이는 장소에서 아기별을 찾아냈습니다. 노스웨스턴 대학의 파하드 유세프-자데흐(Farhad Yusef-Zadeh, an astronomer at Northwestern University)를 비롯한 천문학자팀은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA를 이용해서 우리 은하 중심의 거대 질량 블랙홀 주변의 가스를 관측했습니다. 

 Sagittarius A* (Sgr A*)라고 알려진 은하 중심부에는 태양 질량의 400만배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 존재합니다. 따라서 그 주변에는 블랙홀의 중력에 이끌린 가스와 별이 매우 빽빽하게 들어서 있습니다. 이런 장소에서는 가스의 밀도가 증가함에 따라 새로운 별이 생성될 가능성도 증가하기는 하지만, 너무 가까운 위치에서는 가스의 이동속도가 빠르고 흐름이 복잡해 별이 생기기 어렵다고 생각해왔습니다. 

 하지만 ALMA 관측 결과는 중심 블랙홀에서 불과 1파섹 (3.26광년) 떨어진 곳에 다수의 아기별 (protostar)가 존재한다는 사실을 밝혀냈습니다. 11개에 달하는 새로운 별의 증거가 발견되었는데, 모두 작은 질량을 가진 별이지만 블랙홀과의 거리를 생각하면 놀라운 일이 아닐 수 없습니다. 

 이 작은 아기별들은 주변에 원반 형태의 가스 디스크를 가지고 있으며 여기에 수직으로 양방향의 제트를 형성하고 있습니다. ALMA는 역대 가장 해상도가 높은 관측을 통해서 이를 밝혀냈습니다. 물론 강력한 가스의 흐름과 소용돌이 때문에 큰 별은 형성되지 못하는 것 같지만, 이 발견은 블랙홀 주변의 은하 중심과 디스크에 낮은 질량을 지닌 별이 많은 이유를 설명할 수 있습니다. 

 연구팀은 새로 발견한 별들이 매우 어린 600만년 정도에 불과한 별이라고 생각하고 있습니다. 이들이 더 자랐을 때 어떤 운명을 겪었는지 역시 궁금한 일이라고 하겠습니다. 아무래도 이렇게 가까운 위치에서는 블랙홀로 흡수되는 운명을 100% 피하긴 어려울 것으로 생각됩니다. 과연 그 순간에서는 어떤 일이 발생하는지도 흥미로운 부분입니다. 

 참고 

 F. Yusef-Zadeh et al. ALMA Detection of Bipolar Outflows: Evidence for Low-mass Star Formation within 1 pc of Sgr A*, The Astrophysical Journal (2017). DOI: 10.3847/2041-8213/aa96a2

 https://phys.org/news/2017-11-alma-infant-stars-surprisingly-galaxy.html#jCp