우주에서 죽어가는 은하 내부, 초질량 블랙홀을 발견

 

블랙홀

 

우리 우주의 초기부터 발견된 수많은 초대형 블랙홀에 대한 연구에 따르면 이번 초대형 블랙홀은 은하계에서 별 형성을 소멸하는 힘을 가질 수 있을 것이라고 합니다.

 

국제 천문학자팀은 지구상에서 가장 강력한 일부 망원경의 데이터를 결합하여 별 형성이 거의 없거나 전혀 없는 은하가 블랙홀과 어떻게 관련될 수 있는지에 대한 아이디어를 모아 100억 개 이상의 은하에서 방출되는 전파를 조사했습니다.

 

지난 4월 '천체물리학 저널(Astrophysical Journal)'에 발표된 이 연구는 정체된 은하와 별을 형성하는 은하의 데이터를 비교했고, 오래된 은하 중 별을 생성하지 않는 은하는 중심에 숨어 있는 초대질량 블랙홀을 가질 가능성이 훨씬 더 높다는 것을 발견했습니다.

 

우주에는 잘 알려진 다양한 성장 단계에 있는 셀 수 없이 많은 은하가 있습니다. 반경이 약 10억 광년인 우리 태양계 주변 지역을 가리키는 우리 지역 우주(Local Universe)에는 거대한 타원은하가 있는데요, 이는  상대적으로 정체되어 별 형성이 거의 보이지 않습니다.

 

이전 연구의 모델링은 이 은하들이 생애 초기에 강렬한 별 형성 기간을 가졌다가 갑자기 느려졌다는 것을 시사했습니다.

 

그러나 왜 일부 은하에서는 여전히 별이 생성되는 반면 다른 은하에서는 정체되어 있을까요?

"어떤 물리적 과정이 급속한 냉각과 이후의 별 형성 활동을 억제하는지에 대해 잘 이해되지 않았습니다."라고 연구원은 말했습니다.

 

별 형성 억제에 대한 한 가지 이론은 활성 은하 핵에서 쏟아지는 방사선이 특정 은하에서 새로운 별의 형성을 방해할 수 있다는 것입니다. 활동 은하핵(AGN)은 은하의 다른 어떤 것보다 상당히 높은 광도와 복사를 갖는 은하의 작은 중심점이며, 때로는 너무 밝아서 전체 은하를 완전히 비춥니다.

 

활동 은하핵(AGN)은 초거대질량 블랙홀을 둘러싸고 있는 것으로 여겨지며, 너무 가까워지는 블랙홀을 삼키는 물질의 부산물인 방사선이 있습니다. 그러나 블랙홀이 은하계의 별 형성 속도 저하와 관련될 수 있다는 이론이 제시되기 전에는 많은 질문이 남아 있습니다.

 

이 연구에서 연구자들은 이전 연구에 포함되지 않았을 수 있는 더 어둡고 더 멀리 있는 은하를 포함하여 더 넓은 스펙트럼의 은하를 한 번에 살펴봄으로써 이 이론에 뛰어들고 싶어했습니다.

 

먼 은하계의 빛이 우리에게 도달하는 데는 오랜 시간이 걸리기 때문에 우리가 하늘을 볼 때 보는 것은 그 은하계가 수백만 년 또는 수십억 년 전에 보였던 스냅샷입니다. 은하가 오래되고 멀리 떨어져 있을수록 연구하기가 더 어렵습니다.

 

개별 은하의 신호는 너무 희미해서 식별할 수 없었기 때문에, 이 새로운 연구에서 연구자들은 노이즈를 걸러내고 이러한 은하의 평균 신호에 대한 더 나은 아이디어를 얻는 데 도움이 되도록 은하의 X선 및 라디오 이미지를 서로 쌓았습니다.

 

연구원들은 은하의 형성과 진화를 연구하기 위해 200만 개 이상의 은하를 포함하는 가시 우주의 특정 분야에 초점을 맞춘 천문학적 조사인 코스모스의 최신 데이터를 사용하여 살펴볼 은하를 선택했습니다.

 

연구원들이 발견한 것은 우리로부터 최소 120억 광년 떨어진 정체 은하의 X선 광도가 같은 질량과 거리에 있는 별 형성 은하보다 더 높다는 것입니다. 그러나 이 정체된 은하의 X선 신호와 전파 방출은 별의 수로 설명 할 수 없었으며, 이는 이 높은 광도가 활동 은하핵(AGN), 따라서 초대질량 블랙홀에서 나온 것임을 나타냅니다. 

 

정체 은하는 또한 우주의 일반적인 분야보다 은하단이나 우주의 다른 밀도가 높은 부분에서 더 흔했습니다.  또한 연구는 별을 형성하는 은하보다 더 밝은 광도를 가진 정체 은하의 경향이 훨씬 더 멀리 있는 은하에 비해 더 젊고 지구에 더 가까운 은하에서 더 약하다는 것을 발견했습니다. 

 

연구원들은 이것이 초거대질량 블랙홀의 존재에 의해 주로 추진되는 것이 아니라 다른 요인들이 이 더 가까운 은하에서 별 형성에 영향을 미치기 때문일 수 있다고 이론화했습니다. 

 

"우리의 연구는 더 높은 적색 편이를 향한 은하 소멸에 대한 활동 은하핵(AGN) 피드백의 진화하는 역할을 암시하며 정체 은하에 대한 향후 관측은 자세한 물리학에 대해 더 많은 정보를 제공할 수 있습니다."라고 연구는 밝혔습니다.

 

적색편이는 우주에서 물체가 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 나타내는 천문학 용어로, 적색편이가 높을수록 우리에게서 더 멀리 떨어져 있음을 의미합니다.  연구원들은 활동 은하핵(AGN)만으로는 설명할 수 없는 데이터 측면이 여전히 존재하며 블랙홀이 별 형성 억제와 어떻게 그리고 왜 연결될 수 있는지에 대한 더 많은 연구가 필요하다고 지적했습니다.