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우주 이야기 1166 - 거대한 블랙홀을 지닌 작은 위성 은하


 

(McDonald Observatory astronomers have found that Leo I (inset), a tiny satellite galaxy of the Milky Way (main image), has a black hole nearly as massive as the Milky Way's. Leo I is 30 times smaller than the Milky Way. The result could signal changes in astronomers' understanding of galaxy evolution. Credit: ESA/Gaia/DPAC; SDSS (inset))



 우리 은하의 작은 위성 은하가 의외로 큰 거대 질량 블랙홀을 지니고 있다는 연구 결과가 나왔습니다. 텍사스 대학의 연구팀은 위성 은하 레오 I (Leo I)을 관측하던 중 예상과는 다른 데이터를 얻었습니다. 대부분의 작은 위성 은하는 별은 적고 암흑 물질이 적은 특징을 지니고 있습니다. 그래서 연구팀이 2.7m 구경 할란 J 스미스 망원경(McDonald Observatory's 2.7-meter Harlan J. Smith Telescope)에 설치된 암흑 물질 관측 장치인 VIRIS-W으로 레오 I을 관측할 때도 같은 특징을 예상했습니다. 



 하지만 놀랍게도 레오 I은 암흑 물질의 양이 생각보다 적을 뿐 아니라 중심부로 갈수록 별의 이동이 빨라졌습니다. 암흑 물질 자체는 이름처럼 직접 관측할 수 없지만, 과학자들은 별과 은하의 이동을 통해 암흑 물질이 행사하는 중력을 찾아낼 수 있습니다. 사실 관측된 별과 가스 만으로는 은하 자체의 자전 속도를 설명할 수 없기 때문에 별이 적은 왜소 위성 은하는 암흑 물질 없이는 유지될 수 없습니다. 



 그런데 레오 I에서 중심부 별의 속도만 특히 빠르다는 것은 넓게 퍼진 암흑 물질이 아니라 다른 천체가 중력을 행사하고 있다는 의미로 해석될 수 있습니다. 가장 가능성 높은 설명은 우리 은하 중심 블랙홀과 비슷한 거대 질량 블랙홀이 이 작은 은하 중심부에 숨어 있다는 것입니다. 왜소 타원 은하 (dwarf spheroidal galaxies)로 분류되는 작은 위성 은하에서는 보기 힘든 일입니다. 



 왜 이런 일이 발생했는지, 그리고 중심부에 숨어 있는 것이 정말 거대 질량 블랙홀인지 알기 위해서는 추가 관측이 필요합니다. 연구팀은 현재 칠레에 건설 중인 거대 마젤란 망원경 (Giant Magellan Telescope (GMT))이 암흑 물질 분포를 측정할 수 있기 때문에 더 자세한 답을 줄 것으로 기대하고 있습니다. 어떤 사연이 숨어 있을지 궁금합니다. 



 참고 



https://phys.org/news/2021-12-astronomers-strangely-massive-black-hole.html


M. J. Bustamante-Rosell et al, Dynamical Analysis of the Dark Matter and Central Black Hole Mass in the Dwarf Spheroidal Leo I, The Astrophysical Journal (2021). DOI: 10.3847/1538-4357/ac0c79



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