우주 이야기 1459 - 타원 은하와 가지런히 정렬된 은하 중심 블랙홀

(The active galaxy Centaurus A, with jets emanating from the central black hole. Credit: ESO/WFI (Optical); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimetre); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (X-ray), CC BY)

은하계 중심에는 거대 질량 블랙홀이 하나씩 존재합니다. 우리 은하계 중심에도 태양 질량의 400만 배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 있습니다.

이 거대질량 블랙홀 (SMBH)은 아무리 커도 은하 전체 질량의 1% 이하에 불과하지만, 강한 중력으로 막대한 물질을 흡수하면서 남은 물질은 제트의 형태로 분출하기 때문에 은하 전체의 물질 배분과 진화에 큰 영향을 미칩니다.

과학자들은 이 은하 중심 블랙홀이 은하 지름의 백만분의 1도 안되는 지름을 지니고 있음에도 대부분 은하의 자전축의 수직으로 디스크 평면과 같은 방향으로 정렬해 있다는 사실을 발견했습니다. 심지어 이는 은하 충돌 결과 생성된 타원 은하에서도 나타나는 현상입니다.

세종대의 데이빗 페르난데즈 길(D. Fernández Gil )과 그 동료들은 멀리 떨어진 타원 은하의 퀘이사의 제트 분출 방향에 얼마나 은하와 일치하는지 조사했습니다. 퀘이사는 멀리 떨어진 강력한 은하 중심 블랙홀의 제트로 블랙홀로 흡수되지 못한 막대한 물질을 빛의 속도에 가깝게 분출하고 있습니다. 블랙홀의 제트는 블랙홀 자전축과 같고 강착원반에 수직이기 때문에 블랙홀의 방향을 확인하는 단서가 됩니다.

연구팀은 타원 은하의 퀘이사의 제트가 은하의 장축이 아닌 단축 방향 (타원에서 긴쪽을 장축, 짧은 쪽을 단축이라 함)으로 나온다는 사실을 확인했습니다.

퀘이사와 타원 은하 모두 은하 충돌 결과로 만들어진 경우가 많은 만큼 은하와 블랙홀의 합체 후 우연히 축이 정렬되는 경우는 많지 않을 것입니다. 따라서 이번 연구는 은하 중심 블랙홀과 은하의 축이 서로 정렬되는 어떤 메카니즘이 있다는 점을 시사합니다.

과연 그 이유가 무엇일지 궁금합니다. 그리고 국내 대학에서 연구하시는 외국 연구자분의 논문도 반갑다는 생각이 드네요.

참고

https://phys.org/news/2024-11-egg-galaxies-aligned-black-holes.html

D. Fernández Gil et al, Detection of an orthogonal alignment between parsec-scale AGN jets and their host galaxies, Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02407-4

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