(Image from the Romulus simulation depicting the network of structures that assemble on intergalactic scales, revealing where the galaxies hosting black holes form. More massive galaxies that host more massive black holes tend to live in hotter (red) regions, while lower-mass galaxies live in colder (blue) regions and harbor smaller black holes. Credit: Yale University)
은하 중심에는 거대 질량 블랙홀이 존재합니다. 이 거대 질량 블랙홀은 은하의 성장과 진화에 큰 영향을 줄 수 있습니다. 거다 질량 블랙홀의 크기는 쉽게 예상할 수 있듯이 은하의 질량에 비례하지만, 성장 속도에 영향을 주는 인자는 여러 가지입니다.
예일 대학의 프리야미아다 나타라잔 (Priyamvada Natarajan)이 이끄는 연구팀은 시뮬레이션을 통해 블랙홀의 성장 속도에 영향을 주는 주 요인을 분석했습니다. 그 결과 은하 자체의 질량보다 은하에서 생성되는 별의 숫자가 블랙홀의 성장 속도와 더 밀접한 연관이 있는 것으로 나타났습니다. 생각해보면 의외의 사실은 아닌게 별이 활발하게 생성된다는 것은 그만큼 가스가 많다는 것이기 때문입니다.
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하지만 은하의 크기 역시 상관성이 있는 인자로 나타났습니다. 블랙홀의 크기가 은하에 비해 상대적으로 작으면 성장 속도는 증가했고 반대로 블랙홀이 크면 성장 속도는 느려졌습니다. 이런 상호 작용을 통해 블랙홀과 은하의 크기가 균형을 이루는 것으로 보입니다. 길게 보면 이들은 같이 성장하면서 나이를 먹는 것입니다. 물론 은하 중심 블랙홀과 은하는 별개의 존재가 아니라 하나이기 때문에 당연한 일이라고 하겠습니다.
언뜻 보기에는 당연히 그럴 것 같은 일도 검증을 통해 증명하는 것이 과학입니다. 또 이런 과정에서 예상치 못했던 사실들이 드러나 우리의 지식을 확장시킵니다. 거대 질량 블랙홀에 대한 연구는 앞으로도 계속될 것입니다.
참고
Angelo Ricarte et al. Tracing black hole and galaxy co-evolution in the Romulus simulations, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2019). DOI: 10.1093/mnras/stz2161
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