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천문우주과학소식

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찬드라 망원경이 연속된 블랙홀 폭발의 증거 발견

  • 작성자 : KASI
  • 작성일 : 2015-06-12
  • 조회수 : 2057
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천문학자들은 5천만년 넘은 초거대질량 블랙홀에서 다수의 폭발이 은하 집단의 중심에 우주의 풍경을 재배열한 것을 보여주기 위해 미 항공 우주국(NASA)의 찬드라 X-선 관측소를 사용했다. 과학자들은 지구로부터 약 1억 5백만 광년의 은하 집단인, NGC 5913을 연구하여, 블랙홀 폭발의 이 역사적 사건을 발견했다. 이 찬드라 관측은 바로 일주일 넘는 동안 지속한, 이제까지 취득된 은하 집단의 가장 긴 것이다. 찬드라 데이터는 가시광선 데이터(적색, 녹색 그리고 청색)로 결합된 찬드라(보라색)로부터 X-선의 이 새로운 합성 이미지에서 보여진다.

은하 집단은 그들의 거대한 사촌들인, 은하 성단(클러스터)과 같다. 그러나 성단(클러스터)이 하는 것처럼 수백 또는 심지어 수천의 은하를 포함하고 있는 대신에, 은하 집단은 일반적으로 50 또는 그보다 적은 은하로 구성된다. 은하 성단(클러스터)처럼, 은하 집단은 X-선을 방사하는 거대한 양의 뜨거운 가스에 의해 싸여져 있다.

폭발하는 초 거대질량 블랙홀은 NGC 5813의 중심 은하에 위치해 있다. 블랙홀을 향하는 나선을 그리고 있는 가스와 겹친, 블랙홀의 스핀은 회전을 생기게 하고, 강력한 고속 제트 안에 있는 블랙홀의 부근에서 떨어져 유입하는 가스의 많은 파편을 뿌리는 자기장의 수직 타워(일직선으로 날아오르는 탑)를 단단히 감싼다.

연구팀은 NGC 5613에 수백만 도의 가스 안에서 공동(빈 구멍, 움푹 들어간 곳) 또는 거대한 거품을 연구하여 블랙홀 폭발의 길이를 결정할 수 있었다. 이러한 공동(빈 구멍)은 바깥쪽으로 가스를 밀고 거대한 구멍을 만드는 충격파를 발생시키는 초거대질량 블랙홀로부터의 제트일 때 떨어진다.

최근의 찬드라 관측은 중심의 블랙홀에서 세 개의 뚜렷한 폭발을 나타내는, NGC 5813에서 이전에 발견된 두 개에 더하여 세 번째 쌍의 공동(빈 구멍)을 드러낸다.(빈 구멍의 주석을 위해 이미지 위에 마우스) 이것은 은하 집단 또는 은하 성단(클러스터) 어느 쪽에서 이제까지 발견한 공동(빈 구멍) 쌍의 가장 높은 수이다. 공기의 저밀도 거품이 물 표면에 떠오르게 되는 방법과 비슷하게, NGC 5813에 거대한 공동(빈 구멍)은 부력을 가지게 되고 블랙홀로부터 멀리 이동한다.

블랙홀 폭발의 역사에 관해 더 이해하기 위해, 연구자들은 공동(빈 구멍) 세 쌍의 세부사항을 연구했다. 그들은 블랙홀에 가장 가까운 공동(빈 구멍) 쌍을 만들기 위해 필요한 에너지의 양이 이전의 두 쌍을 생성하는 에너지보다 더 낮은 것을 발견했다. 어쨌든, 에너지 생성의 비율, 또는 파워(동력)는 세 쌍 모두에 대해 대략 같다. 이것은 공동(빈 구멍)의 내부 쌍과 관련한 폭발이 여전히 발생하고 있다는 것을 나타낸다.

세 쌍의 공동(빈 구멍) 각각은 X-선 이미지에서 뚜렷한 가장자리로 보이는, 충격파면(충격파 전면)과 연관되어 있다. 초음속 비행기에 소닉 붐(음속 폭음)과 유사한, 이러한 충격파면은 가스를 가열하고, 냉각으로부터 그 대부분을 방지하고 새로운 별 다수를 형성한다.

충격파면의 상세한 연구는 그들이 매우 뚜렷하다기 보다, 실제로는 약하게 퍼지거나, 또는 흐릿했다. 이것은 고온 가스의 난류에 의해 기인한 것일 수 있다. 이 경우를 가정해서, 저자는 시간당 약 16만 마일(시속 258,000km)의 난류 속도를 - 즉, 가스의 불규칙한 운동의 평균 속도 - 알아냈다. 이것은 이론적 모델의 예측과 다른 집단과 성단(클러스터)에 뜨거운 가스의 X-선 관측에 근거한 추정치와 일치한다. 이러한 결과를 설명하는 논문은 천체 물리학 저널의 발행으로 2015년 6월 1일에 발행되었고 온라인으로 이용할 수 있다.


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