우주 이야기 1555 - 두 개의 나선팔로 물질을 흡수하는 거대 질량 블랙홀

(Gas is streaming towards the black hole through two spiral arms that are embedded in the disk. These arms feed the doughnut-shaped cloud around the black hole seen at the bottom. Credit: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/ESO/W. Goesaert et al)

블랙홀은 이름처럼 빛을 포함한 모든 물질을 흡수하지만, 사실은 중력에 이끌려간 상당수 물질은 제트의 형태로 방출되거나 아니면 강착 원반 주위에서 다시 외부로 방출됩니다. 네덜란드 라이덴 대학의 보우트 고에사에트 (Wout Goesaert, Leiden University, the Netherlands)와 동료들은 ALMA 전파 망원경을 이용해서 지구에서 1300만 광년 떨어진 컴퍼스 자리 은하 (Circinus Galaxy (ESO 97-G13))를 관측했습니다.

컴퍼스 자리 은하는 우리 은하에서 비교적 가까운 거리에 있는 대형 은하인데, 은하 디스크 평면 아래 숨어 있어 1977년에야 발견됐습니다. 이후 과학자들은 이 은하를 자세히 관측해 많은 사실을 알아냈습니다. 연구팀은 ALMA를 통해 은하 중심 블랙홀의 모습을 조사했습니다.

그 결과 컴퍼스 자리 은하 중심 블랙홀이 두 개의 나선 팔처럼 물질들을 흡수하고 있다는 점을 확인할 수 있었습니다. 두 개의 나선 팔처럼 흡수된 물질은 블랙홀 주변의 도넛 모양으로 모여 블랙홀로 순차적으로 흡수됩니다. 이번 연구에서는 이 물질들이 시속 15만km라는 엄청난 속도로 안쪽으로 떨어지고 있다는 사실을 확인했습니다. 하지만 더 놀라운 사실은 최종적으로 블랙홀로 빨려 들어가는 물질은 12%에 지나지 않는다는 것입니다.

나머지 물질은 블랙홀에 닿기 전에 방출되는데, 왜 이렇게 적은 물질만이 흡수되는지, 그리고 흡수되지 않은 물질은 어떻게 되는지는 아직 잘 모릅니다. 아무튼 거대 블랙홀이라고 하면 무엇이든 다 흡수해서 빠져나갈 수 없을지 알았는데, 의외의 결과가 아닐 수 없습니다.

참고

https://phys.org/news/2025-10-greedy-black-hole-spiral-arms.html

Wout M. Goesaert et al, Torus feeding and outflow launching in the active nucleus of the Circinus galaxy, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2510.05199

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