(With the help of ESO's Very Large Telescope (VLT), astronomers have found six galaxies lying around a supermassive black hole, the first time such a close grouping has been seen within the first billion years of the Universe. This artist's impression shows the central black hole and the galaxies trapped in its gas web. The black hole, which together with the disc around it is known as quasar SDSS J103027.09+052455.0, shines brightly as it engulfs matter around it. Credit: ESO/L. Calçada)
천문학자들이 유럽 남방 천문대 (ESO)의 VLT (Very Large Telescope)를 이용해 우주 초기에 형성된 거대 질량 블랙홀과 그 거대한 중력에 잡힌 은하들을 발견했습니다. 이탈리아 국립 천체물라학 연구소의 마르코 미그놀리 (Marco Mignoli, an astronomer at the National Institute for Astrophysics (INAF) in Bologna, Italy)가 이끄는 천문학자 팀은 빅뱅 후 불과 9억년 지난 시점에서 거대 블랙홀과 주변 은하들을 관측했습니다.
이 거대 질량 블랙홀은 우리 은하 지름의 300배에 달하는 거대한 거미줄 같은 구조물의 중심에 있습니다. 초기 우주에는 아직 은하나 별이 없었습니다. 대신 가스의 밀도가 높은 섬유 같은 구조물이 존재했습니다. 이 필라멘트(섬유)가 서로 교차하는 곳에서 은하가 생성되는 데 그 한 가운데에 예상치 못했던 거대 질량 블랙홀의 존재를 확인한 것입니다. 주변에는 거미줄에 걸린 곤충처럼 블랙홀의 질량에 잡힌 은하 6개가 우주 그물 (Cosmic web)에 걸려 있습니다.
사실 빅뱅 직후 9억년 후이면 상당한 시간이 흐른 것 같아도 우주 전체의 나이로 보면 거의 신생아 때 시기라고 할 수 있습니다. 그럼에도 이렇게 큰 거대 질량 블랙홀과 은하단의 초기 형태가 갖춰졌다는 것은 놀라운 일입니다. 엄청난 양의 가스가 이런 거대 질량 블랙홀과 그 주변 구조를 가능하게 만든 것으로 생각됩니다.
다만 이런 구조가 어떻게 이렇게 빨리 생성되는지 더 먼 과거를 자세히 들여다보기 위해선 VLT의 분해능으로도 한계가 있습니다. 연구팀은 ESO가 건설 중인 Extremely Large Telescope (ELT) 같은 초대형 망원경에 기대를 걸고 있습니다. 현재 건설 중이거나 발사 예정인 차세대 망원경이 본격적으로 활약하면 우주 초기 거대 질량 블랙홀이 어디서 질량을 공급 받고 빠른 속도로 커졌는지를 알아낼 수 있을 것입니다. 결국 이를 통해 우주에 대한 우리의 이해도 넓어질 것입니다.
참고
M. Mignoli et al. Web of the giant: Spectroscopic confirmation of a large-scale structure around the z=6.31 quasar SDSS J1030+0524, Astronomy & Astrophysics (2020). DOI: 10.1051/0004-6361/202039045
https://phys.org/news/2020-10-large-telescope-galaxies-web-supermassive.html
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