우주 이야기 1373 - 블랙홀 분출이 만든 스타버스트 은하

 (Sites of active star formation appear bright pink in this visible light image captured by the European Southern Observatory’s 2.2-meter telescope in Chile. The galaxy’s active core is mostly concealed by a cloud of dust. Credit: ESO)

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나사의 과학자들이 유럽 우주국 (ESA)의 XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror Mission)과 나사의 찬드라 X선 관측 위성을 이용해 외부 은하에서 500만 년 전 발생한 블랙홀 분출의 흔적을 발견했습니다.

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지구에서 1300만 광년 떨어진 나선 은하인 NGC 4945는 활발하게 별을 생성하고 있는 스타버스트 (starburst) 은하입니다. 이 은하 중심부에서는 연간 태양 질량의 18배 정도 되는 별이 태어나는데 이는 우리 은하의 세 배 수준입니다.

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나사 고다드 우주 비행 센터의 천체 물리학자인 킴벌리 웨버 (Kimberly Weaver, an astrophysicist at Goddard)와 그 동료들은 두 X선 망원경을 이용해 이 은하 중심부에서 어떤 일이 일어났는지 연구했습니다.

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연구팀에 따르면 NGC 4945 은하 중심 블랙홀은 500만 년 전 강력한 물질 분출을 일으켰습니다. 블랙홀이 너무 많은 물질을 한 번에 흡수하면 모두 집어삼키지 못하고 오히려 많은 물질이 강력한 제트의 형태로 나오게 되는 데 이것이 주변의 차가운 가스와 충돌하면서 별의 생성을 촉진한 것으로 보입니다.

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연구팀은 강력한 고에너지 X선이 차가운 가스와 충돌해 형성되는 철 K 알파선 (iron K-alpha line)을 관측해 그 존재를 확인했습니다. 연구팀의 표현에 따르면 이는 은하에 남은 화석과 같은 존재로 과거 있었던 일을 지금 우리에게 알려주고 있습니다.

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(Some 5 million years ago, a black hole eruption in the galaxy NGC 4945 set off a star-formation frenzy and shot a vast cloud of gas into intergalactic space. Watch and learn how two X-ray telescopes revealed the story. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center)

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NGC 4945는 지구에서 봤을 때 옆으로 기울어져 있어 위로 분출하는 블랙홀의 제트의 흔적과 차가운 가스 (영하 200도 정도)의 충돌을 관측하기에 적당한 위치입니다. 덕분에 과학자들은 블랙홀이 은하 진화에 미치는 다양한 방식을 연구할 수 있었습니다.

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은하 중심 블랙홀은 새로운 별을 생성하게 만들수도 있지만, 반대로 은하의 가스를 흡수해 별의 생성을 막을 수도 있습니다. 과학자들은 블랙홀이 은하 진화에 미치는 영향에 대해서 다각도로 연구하고 있습니다. X선 관측 위성들은 여기에서 앞으로도 핵심적인 역할을 할 것입니다.

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참고

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https://phys.org/news/2024-01-nasa-scientists-galactic-fossil.html

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