우주 이야기 1586 - 다시 부활한 거대 질량 블랙홀

(This LOFAR DR2 image of J1007+3540 superimposed over an optical image by Pan-STARRS shows a compact, bright inner jet, indicating the reawakening of what had been a ‘sleeping’ supermassive black hole at the heart of the gigantic radio galaxy. Credit: LOFAR/Pan-STARRS/S. Kumari et al.)

지금은 잠잠하지만, 사실 한라산이나 백두산 모두 한때는 용암과 화산재를 분출한 활화산 입니다. 당장 분출하진 않더라도 미래에 다시 분출할 가능성은 0이라곤 할 수 없습니다. 그런데 은하 중심 블랙홀 역시 휴지기를 거치는 화산처럼 물질을 방출하지 않는 시기가 있습니다.

인도 미드나포어 시립 대학의 쇼브하 쿠마리 (Shobha Kumari, of Midnapore City College in India)가 이끄는 연구팀은 네덜란드의 LOFAR(저주파 배열)와 인도의 uGMRT(업그레이드 거대 미터파 라디오 망원경)을 이용해 1억년 간의 휴지기를 끝내고 화산처럼 다시 분출한 블랙홀을 포착했습니다.

은하 중심에는 보통 태양 질량의 수백만 배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 존재합니다. 이 블랙홀은 주변에서 많은 물질을 빨아들이면서 동시에 제트의 형태로 물질을 방출하는데 이를 통해 은하계의 물질 분포를 바꾸는 역할을 하고 있습니다.

하지만 거대 질량 블랙홀로 유입되는 물질의 양도 항상 일정하지 않을 수 있습니다. 연구팀은 J1007+3540 은하 중심 블랙홀에서 백만 광년에 걸쳐 펼쳐진 거대한 제트 분출 물질을 분석해 중간에 1억년 정도 휴지기를 겪은 후 이 블랙홀이 제트를 다시 방출했다는 점을 확인했습니다.

이번 관측에서는 기존에 방출되어 희미해진 과거의 플라즈마 잔해(고대 제트) 내부에, 이번에 새로 분출된 밝고 응집된 '내부 제트'가 겹쳐져 있는 모습이 확인되었습니다. 이는 블랙홀이 과거에 활동했다가 멈춘 뒤, 최근에 다시 깨어났음을 보여주는 명확한 증거입니다.

연구팀은 이를 우주 화산 (cosmic volcano)의 부활 (reborn)과 같다고 설명했습니다. 은하단 내의 활동 은하핵인 J1007+3540는 이런 식으로 주기적인 물질 분출을 통해 주변 환경과 복잡한 상호 작용을 보여주고 있습니다. 블랙홀은 단순한 검은 구멍이 아니라 이렇게 은하는 물론 주변 은하단의 환경을 역동적으로 바꾸는 주인공인 셈입니다.

참고

'Reborn' black hole awakens after 100 million years of silence (phys.org)

Shobha Kumari, et al. Probing AGN duty cycle and cluster-driven morphology in a giant episodic radio galaxy, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2026). DOI: 10.1093/mnras/staf2038

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