[아하! 우주] ‘은하의 수수께끼’ 풀렸다 - 퀘이사가 뿜어내는 빛 기둥의 비밀

20년 묵은 천문학계의 난제가 해결되었다. 심우주에 밝은 빛을 방출하는 수수께끼의 천체 퀘이사(Quarsars)가 최초로 발견된 것은 1950년대 후반이었다. 엄청나게 밝은 이 은하 빛은 발견된 이래 지금까지 천문학자들을 혼란스럽게 만들었다. 그러나 이 신비한 천체에 새로운 빛을 던져주는 연구결과가 발표되어 마침내 20년 묵은 천문학적 논쟁에 종지부를 찍게 되었다.

퀘이사는 숙주 은하의 중심에 위치한 은하 핵으로, 지구에서 관측할 수 있는 가장 먼 거리에 있는 천체이다. 별처럼 보인다고 하여 ‘준성'(準星)이라고도 불리는 퀘이사는 사실은 수천 내지 수만 개의 별로 이루어진 은하이다.　​

퀘이사가 그렇게 멀리 있음에도 불구하고 관측이 가능한 것은, 은하 중심에 숨어 있는 초거대 블랙홀이 주변을 둘러싼 원반의 물질을 집어삼킬 때 물질의 중력 에너지가 빛 에너지로 바뀌면서 엄청난 밝기의 빛으로 방출되기 때문이다. 퀘이사가 방출하는 빛의 밝기는 태양 밝기의 600조에 해당하는 엄청난 것이다.

과학자들은 수십 년 동안 퀘이사 같은 핵을 가진 세이퍼트 은하의 유형이 하나인가 둘인가를 놓고 열띤 논쟁을 벌여왔다. 산타 바바라 소재의 캘리포니아 대학이 발표한 성명에 따르면, 연구팀이 허블우주망원경을 사용하여 두 가지 유형의 특징을 모두 지닌 세이퍼트 은하를 관측함으로써 이러한 은하가 실제로 한 종류의 천체라는 사실을 발견했다.

지금까지 논쟁의 초점이 된 두 유형의 은하들이 보여준 차이점은 제1형 세이퍼트 은하가 넓은 빛 기둥을 생성하는 반면, 제2형 세이퍼트 은하는 그 같은 빛 기둥이 없다는 점이다.

그러나 이번 새로운 연구는 두 유형의 세이퍼트 은하가 사실은 같은 종류의 은하임을 밝혀냈다. 연구자들은 빛 기둥이 없는 제2형 세이프트 은하의 중심을 집중 관측한 결과, 은하의 내부를 가리는 짙은 먼지 고리를 발견했다. 과학자들이 관측한 대상은 NGC 3147이라고 불리는 제2형 세이퍼트 은하로, 그 핵 중심에서 보이지 않던 넓은 빛 기둥을 찾아냈던 것이다.

과학자들은 초기에 X-선을 사용하여 은하 중심을 조사했지만, 먼지 고리나 방출선을 발견하지 못했다. 또한 최근 관측에서는 허블우주망원경을 사용하여 은하 중심을 확대해 넓은 빛 기둥 지역을 찾았지만 주변의 밝은 별빛에 압도되어 역시 발견에 실패했다. UC 산타바바라 물리학과 교수이자 공동저자 인 로버트 안토누치는 “천문학자에게 가장 중요한 것은 이런 불필요한 가지들을 쳐내는 것”이라고 밝혔다.

연구자들은 이런 과정을 거친 후 은하 중심을 자세히 들여다볼 수 있었고, 마침내 지금껏 알려진 두 유형의 세이퍼트 은하가 기실은 한 종류라는 사실을 발견하기에 이른 것이다.

연구팀은 이전 관측 결과를 확인하기 위해 NGC 3147의 중심을 더욱 세밀히 관찰할 계획이라고 밝혔다. 이 연구는 7월 11일 왕립천문학회 월보에 발표되었다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com