[아하! 우주] 찻잔 닮은 은하 속 초거대 블랙홀 발견

그저 평범하게 여겨졌던 한 은하 중심에서 폭풍처럼 왕성하게 활동하는 거대 블랙홀의 존재가 천문학자들을 통해 확인됐다.

영국 더럼대 크리스토퍼 해리슨 박사가 이끄는 국제 연구진은 미 뉴멕시코주(州)의 전파망원경망(VLA)을 사용해 지구로부터 목동자리 방향으로 11억 광년 거리에 있는 은하(J1430+1339) 중심에서 초질량 블랙홀을 발견했다.

거대 블랙홀의 존재가 확인된 이 은하는 그 생김새 때문에 ‘찻잔 은하’로 불리게 됐다. 이 은하는 허블 우주망원경을 사용한 후속 관측으로 찻잔을 닮은 타원은하로 확인됐다.

연구진이 이 은하의 주위에 활발한 가스 움직임을 통해 여전히 그 형태를 활발하게 변화하고 있는 것을 확인했다. 이번 관측으로 우주의 평범한 은하들도 그 속에 있는 블랙홀에 어떤 영향을 받게 되는지를 알 수 있게 됐다.

크리스토퍼 해리슨 박사는 “초질량 블랙홀은 은하 내부에서 자신을 둘러싼 가스를 폭발적으로 가열해 몰아낸다”며 “그 결과 활동적으로 별을 생성하던 은하는 더 이상 별을 만들 수 없는 상태가 된다”고 설명했다.

은하는 크게 두 유형으로 나눌 수 있다. 우선 가스가 풍부해 활발하게 별을 만들어내는 ‘나선은하’와 가스가 거의 고갈돼 별을 거의 만들어내지 못하는 ‘타원은하’를 들 수 있다.

천문학자들은 질량이 매우 큰 타원은하들도 초기에는 활발하게 별을 만들어내는 은하로 시작했을 것으로 생각하고 있다. 그런데 은하 중심의 초질량 블랙홀이 강력한 제트와 폭풍을 만들어내고 이 영향으로 별을 지속해서 생성하는데 필요한 물질들을 없애버리는 것으로 여겨지고 있다.

연구진이 주목한 찻잔 은하는 VLA 관측에서 중심의 양 측면으로 3만 광년에서 4만 광년까지 뻗어나간 거품을 지니고 있고 이런 거품은 약 2000광년 크기의 제트와 같은 구조를 따라 정렬하는 것으로 나타났다. 이런 제트와 같은 구조물은 가시광 관측에서 초속 1000km까지 가속하고 있는 가스가 식별된 곳에 있었다.

이번 연구에 참여한 이 대학의 천문학자 엘러스터 톰슨 박사는 “이번 전파 관측 결과는 이 은하 중심에 있는 블랙홀이 폭풍을 촉발시키고 있음을 시사한다. 이 블랙홀은 강력한 제트를 이용해 은하의 가스를 가속하고 좀 더 큰 규모에서는 가스와 충돌을 계속하고 있었다”고 말했다.

또 그는 “이런 현상은 전파에서 극단적인 빛을 방출하는 은하들에서는 예전부터 발견할 수 있던 과정”이라며 “VLA의 독보적인 관측 능력은 이번 관측으로 이런 현상이 희미한 전파를 복사하는 좀 더 일반적 유형의 은하에서도 발견할 수 있도록 도왔다”고 말했다.

연구진은 찻잔 은하와 유사한 천체 8개를 VLA를 이용해 관측하고 있으며 해당 천체에서도 비슷한 특징을 발견하기 위한 데이터 분석작업을 진행하고 있다.

한편 이번 연구성과는 국제학술지 ‘천체물리학 저널’(Astrophysical Journal) 최신호에 게재됐다.

사진=NRAO/AUI/NSF; NASA

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr