(Artist’s impression of a galactic wind driven by a supermassive black hole located in the center of a galaxy. The intense energy emanating from the black hole creates a galaxy-scale flow of gas that blows away the interstellar matter that is the material for forming stars. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO))
세계 최대의 전파 망원경 중 하나인 ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)가 131억년 전 발생한 블랙홀의 거대 폭풍을 관측했습니다. 은하 중심에 있는 블랙홀은 은하계에서 가장 큰 블랙홀로 태양 질량의 수백만배에서 큰 것은 수십억 배에 달하는 것도 있습니다.
이 블랙홀들은 은하 생성 초기부터 엄청난 물질을 흡수해 빠른 속도로 커졌지만, 흡수하는 만큼 많은 물질을 외부로 배출합니다. 블랙홀로 빨려들어가는 물질의 상당 부분이 사상의 지평면으로 떨어지기 전에 제트의 형태로 방출되기 때문입니다. 역설적으로 이름은 블랙홀이지만, 은하 중심 블랙홀은 은하계에서 가장 밝고 가장 많은 물질을 방출하는 천체입니다. 이 은하 중심 블랙홀은 은하계 진화의 핵심적 역할을 해왔기 때문에 과학자들은 이에 대해서 많은 연구를 해왔습니다.
일본 국립 천문대 (National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ))의 타쿠마 이즈미 (Takuma Izumi)가 이끄는 연구팀은 처음에는 스바루 망원경을 이용해서 우주 초기에 형성된 초거대 질량 블랙홀을 찾고 있었습니다. 이들은 130억년 전 이전의 은하 중심 블랙홀 100여 개를 찾는데 성공했습니다.
그 다음 단계로 연구팀은 ALMA를 통해 이 은하들을 관측했습니다. 그런데 HSC J124353.93+010038.5 (나중에 J1243+0100로 명칭 변경)이라는 우주 초기 거대 질량 블랙홀을 관측하던 중 예상치 못한 먼지와 탄소 이온의 신호를 발견할 수 있었습니다. ALMA 데이터를 분석한 결과 이 블랙홀에서는 적어도 초속 500km 이상의 강한 가스 흐름과 물질 분출이 일어나는 것으로 보였습니다. 이는 중심 블랙홀의 강력한 에너지 분출에 따른 가스와 먼지의 폭풍으로 지금까지 알려진 것 가운데 가장 오래된 것입니다.
참고로 이 은하의 질량은 태양의 300억배로 추정되며 은하 중심 블랙홀은 그 1%인 3억배 수준으로 추정됩니다. 이렇게 초기 우주에 거대 은하 중심 블랙홀과 이 블랙홀에 의한 폭발적이고 역동적인 변화가 일어났던 것입니다. 우주도 아이처럼 태어난 초기에는 날마다 다르게 성장한 것 같다는 생각이 드네요.
참고
Subaru High-z Exploration of Low-Luminosity Quasars (SHELLQs). XIII. Large-scale Feedback and Star Formation in a Low-Luminosity Quasar at z = 7.07 on the Local Black Hole to Host Mass Relation. arxiv.org/abs/2104.05738 arXiv:2104.05738v2 [astro-ph.GA]
https://phys.org/news/2021-06-alma-earliest-gigantic-black-hole.html
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