우주 이야기 885 - 우리 은하 중심에 숨어 있는 중간 질량 블랙홀

(Artist's impression of a gas cloud swirling around a black hole. Credit: NAOJ)

 블랙홀은 일반적으로 두 가지 종류로 나눌 수 있습니다. 하나는 태양 질량의 5배 이상인 항성 질량 블랙홀이고 다른 하나는 태양 질량의 수백만 배에서 수십억 배에 달하는 거대 질량 블랙홀입니다. 전자는 질량이 큰 별이 초신성 폭발을 통해 형성되고 후자는 은하 중심에서 막대한 질량이 좁은 공간에 밀집하면서 생성됩니다. 

 하지만 과학자들은 이 중간에 해당하는 블랙홀도 있다는 것을 알고 있습니다. 아마도 항성 질량 블랙홀이 어떤 이유로 많은 물질을 흡수해 성장한 경우로 상대적으로 드물지만 종종 관측되고 있습니다. 일본 국립 천문대의 슌야 타케카와 (Shunya Takekawa at the National Astronomical Observatory of Japan)가 이끄는 연구팀은 우리 은하 중심 근처에 숨은 중간 질량 블랙홀을 찾아냈습니다.

 연구팀은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA를 이용해 은하 중심 블랙홀에서 불과 20광년 떨어진 위치에 태양 질량의 3만배에 달하는 질량이 몰려 있는 가스 구름인 HCN-0.009-0.044의 존재를 확인했습니다. 비록 블랙홀 자체를 확인한 것은 아니지만, 이 정도 좁은 공간에 이 정도 질량이 몰려 있다면 블랙홀 이외에 다른 가능성은 매우 희박하다고 할 수 있습니다. 단지 가스 구름 속에 있어 관측이 어려운 것이죠. 

 이 중간 질량 블랙홀이 어떻게 생성되었는지는 확실하지 않지만, 그 운명에 대해서는 어느 정도 자신있게 말할 수 있습니다. 이 블랙홀은 훨씬 거대한 질량을 지닌 은하 중심 블랙홀에서 거리가 멀지 않기 때문에 결국 중력에 이끌려 거대 질량 블랙홀에 흡수될 가능성이 매우 높습니다. 아마도 이 과정은 은하 중심 블랙홀이 지금처럼 커지는 데 기여했을 것입니다. 

 과연 이런 일이 얼마나 자주 발생하는지 역시 궁금해지는 소식입니다. 앞으로 중력파 관측 기술이 발전하면 거대 질량 블랙홀과 중간 질량 블랙홀의 충돌이 얼마나 자주 생기는지에 대해서 좀 더 확실한 답을 얻을 수 있을 것으로 기대됩니다. 

 참고 

Shunya Takekawa et al, Indication of Another Intermediate-mass Black Hole in the Galactic Center, The Astrophysical Journal (2019). DOI: 10.3847/2041-8213/aafb07 

 https://phys.org/news/2019-03-black-hole.html#jCp