(One of the gas halos newly observed with the MUSE instrument on ESO's Very Large Telescope superimposed to an older image of a galaxy merger obtained with ALMA. The large-scale halo of hydrogen gas is shown in blue, while the ALMA data is shown in orange. The halo is bound to the galaxy, which contains a quasar at its centre. The faint, glowing hydrogen gas in the halo provides the perfect food source for the supermassive black hole at the centre of the quasar. The objects in this image are located at redshift 6.2, meaning they are being seen as they were 12.8 billion years ago. While quasars are bright, the gas reservoirs around them are much harder to observe. But MUSE could detect the faint glow of the hydrogen gas in the halos, allowing astronomers to finally reveal the food stashes that power supermassive black holes in the early Universe. Credit: ESO/Farina et al.; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Decarli et al.)
천문학자들이 우주 초기 거대 질량 블랙홀의 아침 식사를 발견했습니다. 앞서 소개한 것처럼 천문학자들은 고성능 망원경을 통해 우주 먼 곳을 관측해 우주 초기의 모습을 연구하고 있습니다. 100억 광년 떨어진 천체를 관측하는 것은 100억년 전 모습을 보는 것과 같기 때문입니다.
막스 플랑크 천문학 연구소의 에마누엘 파올로 파리나 (Emanuele Paolo Farina, of the Max Planck Institute for Astronomy in Heidelberg, Germany)와 그 동료들은 유럽 남방 천문대 (ESO)의 VLT 망원경에 설치된 MUSE 장치를 이용해 우주 초기의 퀘이사 31개를 관측했습니다. 퀘이사는 매우 활발한 은하 중심 블랙홀로 이번에 관측된 퀘이사 가운데는 125억년 전 혹은 빅뱅 직후인 8억 7000만년 전의 것도 있었습니다.
연구팀은 이 가운데 12개의 퀘이사 주변에 태양 질량의 수십억 배에 달하는 가스가 존재한다는 증거를 발견했습니다. 우주 초기에는 가스는 풍부하고 별은 별로 없었으며 우주가 지금보다 훨씬 작았기 때문에 막대한 가스가 풍부했을 것입니다. 이들의 존재는 왜 우주 초기에 이미 태양 질량의 수십 억배에 달하는 거대 질량 블랙홀과 먼 거리에서도 관측되는 퀘이사가 있는지를 보여줍니다.
이 거대 질량 가스는 과학자들의 표현처럼 우주의 새벽에 먹는 아침식사(black holes' breakfast at the cosmic dawn)라고 할 수 있습니다. 아침을 든든하게 챙겨 먹은 블랙홀이 나중에도 초거대 블랙홀이 된다는 점이 흥미롭습니다.
참고
The REQUIEM Survey I: A Search for Extended Ly-Alpha Nebular Emission Around 31 z>5.7 Quasars, arxiv.org/abs/1911.08498 arxiv.org/abs/1911.08498
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