타원 은하에서 별 탄생 막는 거대 블랙홀

타원 은하에서 별의 탄생을 막는 거대 블랙홀의 메커니즘이 규명됐다. 이는 블랙홀이 거의 빛의 속도로 분출하는 ‘제트’ 때문이라고 천문학자들은 말한다.

미국 존스홉킨스대 연구팀이 발표한 연구에 따르면 타원 은하와 같은 성숙한 은하에 존재하는 거대 블랙홀이 ‘무선주파수(RF) 되먹임(Feedback)’이라는 입자의 분출 과정으로 은하 내에 존재하는 뜨거운 가스가 차갑게 식는 것을 막아 항성이 형성하는 것을 억제한다.

별은 자유롭게 부유하는 뜨거운 가스가 차갑게 식어 응축돼야 형성될 수 있다. 이런 신생 별이 태어나는 동안 일부 가스는 블랙홀로 빨려들어가 질량을 늘린다. 이 과정은 반복되며 어느 시점이 되면 블랙홀은 더 이상 가스를 흡수할 수 없게 되고 제트 분출을 하게 되는 것이다.

공동 저자인 토비어스 매리지 물리·천문학과 조교수는 “은하가 성숙할수록 블랙홀 역시 거대해져 새로운 별의 탄생을 어렵게 하는 것”이라고 설명했다.

이 연구는 주로 거대 은하단을 연구하는 데 쓰이던 서나예프-젤도비치(Sunyaev-Zel‘dovich effect) 효과로 불리는 기술의 특징을 사용해 블랙홀이 거의 빛의 속도로 RF를 방출하는 입자를 분출하는 것을 확인했다. 이런 피드백 신호는 성숙한 은하에서 별 생성을 위한 스위치가 차단됐다는 증거를 제공한다.

연구에 참여한 이 대학의 매건 그릴라 박사후 연구원은 “우리는 서나예프-젤도비치 효과라는 기술을 사용해 큰 성과를 보고 있다”고 말했다.

연구진은 아직 블랙홀이 별을 억제하는 RF 피드백을 방출하는 확실한 원인을 찾지 못했다. 하지만 이 연구는 은하 형성의 새로운 도전을 제시한다고 천문학자 에이이치로 고마쓰는 말했다. 그는 이번 연구에 참여하지 않았다.

이번 연구성과는 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, MNRAS)에 게재됐다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr