왜소 은하(矮小銀河) 중심부의 거대한 블랙홀

       

왜소 은하(矮小銀河) 중심부의 거대한 블랙홀  우주와 시간 / 과학 2014/09/20 09:00 http://blog.naver.com/hansyoo/220126756163 전용뷰어 보기 왜소 은하(矮小銀河) 중심부의 거대한 블랙홀 Sep 18, 2014, Tushna Commissariat, physicsworld.com M60 은하와 동반 은하(同伴銀河, companion galaxy)인 초소형 왜소 은하 M60-UCD1   SMBH(supermassive balck hole, 초질량 블랙홀)가 가장 예상치 못한 위치, 즉, 초소형 왜소 은하 중심부에 숨어 있는 것이 드러났다. SMBH는 보통 우리가 살고 있는 은하수(Milky Way) 중심부와 같이 거대 은하 중심부에 있는 것으로 생각되었지만, 이번에 발견된 SMBH는 가장 작은 은하 중심부에서 발견되었다. 이번 발견으로 다른 많은 초소형 왜소 은하에도 블랙홀이 있을 수 있음이 제시된 것이다. SMBH는 가장 큰 타입의 블랙홀인데 태양보다 105~109배 정도의 질량을 가질 수 있다. 한편 초소형 왜소 은하는 내부 별의 밀도가 우주에서 가장 조밀한 작은 은하인데, 천문학자들은 이들 작은 은하의 질량이 매우 크게 추정되는 것에 의문을 품어왔다. 예상치 못한 SMBH가 존재할 수도 있다는 것이다.     내부의 블랙홀    그런데 미국 유타 대학의 애닐 세쓰(Anil Seth)와 동료들의 발견은 이 같은 추정을 뒷받침하게 되었다. 그들은 가장 밝은 초소형 왜소 은하 M60-UCD1 내부에 있는SMBH(supermassive balck hole, 초질량 블랙홀)을 발견한 것이다.     연구팀 멤버인 칠레 유럽남방천문대의 스테픈 미에스크(Steffen Mieske)에 따르면,그동안 많은 초소형 왜소 은하의 질량이 좀 과한 것을 알고 있었으며, 별들의 밝기에 비해서 너무 무거운 것이었다고 한다. 그들은 이 같은 초과 질량이 SMBH 존재에 기인한 것일 수 있음을 제시하는 연구 결과를 이미 발표한 바 있지만, 이론뿐이었다고 한다. 그런데 지금 M60-UCD1 은하 내부 별들의 움직임을 연구한 결과, 중심부에 있는 SMBH의 영향을 감지해 냈다고 한다.    연구팀의 관측 결과는 또한 지금까지 놓친 SMBH가 많이 있음을 알려주는 것이다.사실 천문학자들이 “지역 우주”(local universe)라고 말하는 곳에 이미 알려진 수보다 두 배나 많은 블랙홀이 있을 수도 있다.    지구에서 약 5천만광년 떨어진 곳에 있는 M60-UCD1은 아주 작은 은하로 직경이300광년이다. 그러나 이 같은 크기에도 불구하고 그 안에는 약 1억 4천만 개의 별들이 있다. 초소형 왜소 은하에는 이 같은 특성이 있는데, 지금까지 관측한 것 중에M60-UCD1은 가장 조밀한 은하다. 블랙홀 자체는 태양 2천1백만 개 질량을 갖고 있으며, 이는 M60-UCD1 왜소 은하 전체 질량의 약 15%가 된다.     작지만 조밀한    우리가 속해 있는 은하수(Milky Way)는 M60-UCD1보다 500배 크고 1,000배 이상 무겁다고 세쓰는 말한다. 그 은하수 중심부에는 태양의 4백만 배에 달하는 질량을 갖는 블랙홀이 자리 잡고 있지만, 블랙홀이 차지하는 비중은 보잘 것 없다. 은하수 전체 질량의 0.01%도 안 된다. 그렇기 때문에 왜소 은하 M60-MCD1 전체 질량의 약 15%나 되는 SMBH가 상대적으로 얼마나 큰 블랙홀인지 알 수 있다.    연구팀은 NASA/ESA(European Space Agency, 유럽우주국)의 허블 우주 망원경과 하와이 소재 제미니 노스(Gemini North) 8미터 광학 망원경 및 적외선 망원경을 사용해 관측했다. 선명한 허블 이미지들은 왜소 은하의 직경과 별들의 밀도에 대한 정보를 제공하며, 제미니 망원경은 은하 내부에서 별들의 움직임을 측정하는데 사용된다. 별들의 움직임이 블랙홀의 중력에 영향을 받기 때문이다. 이들 데이터를 사용하여 보이지 않는 거대한 중력에 의한 질량을 계산한다.     별들의 투쟁    이번 관측은 초소형 왜소 은하가 어떻게 형성되는가에 대한 현존 이론에도 영향을 주게 된다. 세쓰의 설명에 따르면 이번 발견이 제시하는 바는 왜소 은하가 처음부터 고립된 별들이 섬처럼 있는 것이 아니라, 보다 큰 다른 은하와의 충돌로 대부분의 별들을 잃고 나서 남아 있는 상태일 수 있다는 것이라고 한다. 그렇지 않고서야 이토록 작은 은하의 상대적으로 큰 블랙홀의 존재를 설명할 방법이 없다는 것이다.    세쓰 연구팀은 M60-UCD1이 한 때는 최대 100억 개의 별들로 구성된 훨씬 큰 은하였으며 따라서 그에 걸맞은 크기의 SMBH가 그 중심에 있었다고 제시한다. 이 고대의 은하는 근처에 있던 보다 큰 은하 M60 중심부에 너무 가까이 다가가면서 외곽의 많은 별들을 잃었고 지금 우리가 보는 것처럼 작고 왜소한 은하가 되었다는 것이다. (한편 M60은 자기보다 25분의 1 크기인 또 다른 은하 NGC4647도 끌어당기고 있다.)    연구팀은 앞으로 M60-UCD1이 M60과 합쳐져 새로운 하나의 거대 은하가 될 것이라고 말한다. 현재 M60의 블랙홀은 질량이 태양의 45억 배이고 은하수 중심부 블랙홀보다 1000배나 크다. 두 은하의 합병은 블랙홀도 또한 합쳐지는 것으로 훨씬 더 괴물 같은 블랙홀이 생겨날 것이다.

      - 네이버 블로그 <Physics of Dream>  hansyoo 님의 글 중에서 전재..