(The first image of Sagittarius A*, the supermassive black hole at the center of our galaxy. It was captured by the Event Horizon Telescope (EHT), an array which linked together eight existing radio observatories across the planet to form a single “Earth-sized” virtual telescope. Credit: EHT Collaboration)
우리 은하 중심에는 태양 질량의 400만 배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 있습니다. 과학자들은 이렇게 거대한 블랙홀이 되기 위해서 그동안 엄청난 물질을 흡수한 건 물론이고 다른 거대 질량 블랙홀과 충동했을 것으로 보고 있습니다.
특히 유럽 우주국의 가이아 데이터를 통해 우리 은하가 과거 거대 은하 충돌을 겪었다는 사실이 밝혀졌기 때문에 이 과정에서 블랙홀의 충돌이 반드시 있어야 합니다. 우리 은하 중심 블랙홀은 두 개가 아니라 하나이기 때문입니다.
네바다 천체물리학 연구소 (Nevada Center for Astrophysics at UNLV (NCfA))의 이한 왕(Yihan Wang)과 빙 장 (Bing Zhang)은 은하 중심 블랙홀인 Sagittarius A* (Sgr A*)의 과거 충돌 과정을 연구했습니다.
연구팀은 2022년 처음 Sgr A*의 이미지를 얻은 Event Horizon Telescope (EHT) 데이터를 분석했습니다. 연구팀은 은하 중심 블랙홀의 빠른 자전과 은하계 자전축과 어긋나 있는 정도를 설명할 수 있는 다양한 충돌 시나리오를 만들어 시뮬레이션 했습니다.
그 결과 우리 은하 중심 블랙홀은 90억 년 전 4:1의 질량 비율로 두 개의 거대 블랙홀이 충돌해서 만들어졌다는 결론을 얻었습니다.
이와 같은 은하 충돌은 우주 초기에는 흔했던 것으로 보입니다. 그리고 지금도 여전히 일어나고 있습니다. 은하계가 충돌하면 결국 은하 중심 블랙홀도 충돌할 수밖에 없어 지금도 우주 어딘가에서 거대 질량 블랙홀의 합체가 일어나고 있을 것입니다.
과학자들은 2035년 발사 예정인 우주 중력파 검출 장치인 Laser Interferometer Space Antenna (LISA)가 이런 은하 중심 블랙홀 충돌을 포착할 수 있을 것으로 보고 있습니다. 가까운 미래에 우리는 중력파 관측을 통해 거대 질량 블랙홀이 얼마나 자주 충돌하는지 알 수 있게 될 것입니다.
참고
https://phys.org/news/2024-09-massive-merger-reveals-evidence-supermassive.html
Yihan Wang et al, Evidence of a past merger of the Galactic Centre black hole, Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02358-w
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