+ 별 빨아먹는 ‘괴물 블랙홀’ 포착 / 330광년 떨어진 우주서 '아기행성' 3개 발견

 

 

 

1억 5000만 광년 떨어진 별 빨아먹는 ‘괴물 블랙홀’ 포착

(사이언스)

입력 : 2018.06.15 13:32

▲ 1억 5000만 광년 떨어진 별 빨아먹는 ‘괴물 블랙홀’ 포착

거대한 블랙홀 하나가 약 1억5000만 광년 거리에 있는 항성을 잡아먹는 모습이 포착됐다. 태양보다 질량이 2000만 배 이상 큰 이 괴물 천체에서 별을 빨아먹는 과정에서 트림하듯 나온 ‘제트’ 현상을 천문학자들이 관측하는 데 성공한 것이다.

이런 초질량 블랙홀은 평소 잠을 자듯 가만히 있지만 별이 사정권 안에 들어오면 본격적인 사냥을 시작한다. 그런데 블랙홀의 강력한 중력에 붙잡힌 별은 가까운 쪽과 먼 쪽에 작용하는 중력의 크기가 달라 마치 면 가락을 뽑듯 가늘고 길게 늘어난다. 그러면 블랙홀은 이를 마치 국수 먹듯 삼킨다.

이른바 ‘조석파괴사건’(TDE·tidal disruption event)으로 불리는 이 우주 현상은 지금까지 극히 일부에서만 발견됐지만, 우주 초기에는 더 흔한 일이었다고 천문학자들은 추정한다.

▲ 천문학자들은 괴물 블랙홀이 별을 잡아먹는 과정에서

일부 물질을 분출하는 ‘제트’ 현상을 촬영하는 데 성공했다.

미국국립전파천문대(NRAO)가 주도한 국제천문학연구팀은 세계 각지에 있는 여러 전파망원경과 적외선망원경을 사용해 ‘Arp 299’로 불리는 충돌하는 두 은하 중 한쪽에서 이런 조석파괴사건을 발견할 수 있었다.

두 은하 중 한쪽 중심에 있는 초질량 블랙홀은 태양보다 질량이 두 배 이상 큰 별 하나를 흡수하며 조석파괴사건에서 중요한 세부적인 내용을 보여줬다.

▲ 천문학자들은 ‘Arp 299’로 불리는 충돌하는 두 은하 중

한쪽에서 블랙홀의 제트 분출 현상을 목격했다.

천문학자들은 이 불운한 별에서 뜯겨 나온 물질들이 블랙홀 주위에 회전 원반을 형성하고 일부 물질이 블랙홀 자전축 양방향으로 고속으로 분출하는 제트를 형성한다고 말한다.

이번 관측 연구에 공동저자로 참여한 스페인 안달루시아 천체물리학연구소의 미겔 페레스-토레스 박사는 “지금까지 조석파괴사건에서 제트의 형성과 진화 과정이 직접 관측된 적은 없었다”고 말했다.

‘Arp 299’에 블랙홀이 존재한다는 것을 보여주는 첫 번째 증거는 2005년 1월 30일에 나왔다. 당시 천문학자들은 카나리아제도에 있는 윌리엄허셜망원경을 사용해 두 은하 중 한쪽 중심에서 방출된 밝은 적외선 폭발을 포착했다.

같은해 7월 17일 미국 전역에 설치된 10개의 전파망원경 네트워크인 ‘베리롱베이스라인어레이’(VLBA)에서도 Arp 299의 같은 위에서 방출된 새로운 별개의 전파를 확인했다. 

▲ 미 전역에 설치된 10개의 전파망원경 네트워크

 ‘베리롱베이스라인어레이’(VLBA) 중 1개의 모습.

거의 10년 동안에 걸쳐 시행된 VLBA와 유럽 VLBI 전파망원경 네트워크(EVN), 그리고 또다른 전파망원경들을 사용한 지속적인 관측에서 블랙홀의 제트 분출 현상은 예상대로 한 방향에서 폭발하는 전파 방출임을 보여줬다.

관측된 전파 팽창은 제트 속 물질이 평균적으로 빛의 속도의 약 4분의 1로 이동했음을 보여줬다. 다행히 전파는 은하 속 블랙홀로 흡수되지 않고 지구까지 도달할 수 있었다.

대부분 은하 중심에는 태양의 몇백만 배에서 몇십억 배의 질량을 가진 초질량 블랙홀이 존재한다. 블랙홀 하나에는 질량이 너무 많이 집중돼 있어 중력이 너무 강해 빛조차 빠져나갈 수 없다. 하지만 블랙홀이 주변 물질을 흡수하는 과정에서 제트 분출이 일어나 블랙홀의 존재를 보여준다. 이는 전파 은하와 퀘이사에서 볼 수 있는 현상이다.

페레스-토레스 박사는 “하지만 대부분의 경우 초질량 블랙홀은 어떤 것도 파괴할 만큼 활동적이지 않아 조용한 상태”라면서 “조석파괴사건은 우리에게 강력한 블랙홀 부근에서 제트 형성과 진화에 대한 이해를 증진할 특별한 기회를 줄 것”이라고 말했다.

Arp 299의 초기 적외선 폭발은 충돌하는 두 은하에서 초신성 폭발을 감지하기 위한 프로젝트 진행 도중 발견됐다. Arp 299에서는 수많은 별이 폭발하며 초신성이 된다. 이 때문에 Arp 299는 초신성 공장으로도 불린다.

블랙홀 제트 분출 역시 처음에는 초신성 폭발로 여겨졌다. 처음 관측된지 6년 뒤인 2011년에서야 전파 방출 부분이 증가하기 시작했다. 그후 관측에서는 이런 전파 팽창이 증가했고 과학자들은 자신들이 보고 있는 것이 초신성이 아니라 제트임을 알 수 있었다.

자세한 연구 성과는 세계적 학술지 사이언스(Science) 최신호에 실렸다.

[출처: 서울신문 나우뉴스] 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20180615601008§ion=&type=daily&page=

 

330광년 떨어진 우주서 '아기행성' 3개 발견

송고시간 | 2018/06/14

별 주변 CO2 가스 흐름 추적 새 탐색법으로 확인

먼지 알갱이서 거대 행성 형성 규명에 도움

 

젊은별을 둘러싼 원시행성디스크 [자료사진]

[EPA=연합뉴스]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 지구에서 약 330광년 떨어진 '궁수자리(Sagittarius)' 성좌의 젊은 별 주변에서 새로운 행성 탐색법을 이용해 행성이 되어가는 과정의 '아기 행성' 3개를 발견했다고 과학자들이 학계에 보고했다. 지난 20년간 태양계 밖에서 발견한 외계행성이 수천개에 달하지만 행성 형성 단계의 원시 행성을 분명하게 찾아낸 것은 이번이 처음이라는 평가가 나오고 있다.

14일 외신에 따르면 '천체물리학 저널 레터(Astrophysical Journal Letters·ApJL) 최신호에는 두 개 연구팀이 항성 'HD163296'을 둘러싼 원시행성 디스크 안에서 행성을 발견했다고 각각 밝혔다. 원시행성 디스크는 가스와 먼지로 가득차 '행성 공장'으로도 불린다.

문제의 항성은 태양의 두 배 크기로 약 400만년 전에 탄생했지만, 우주 나이로 따지면 태양의 1천분의 1밖에 안 되는 젊은 별이라고 할 수 있다.

미시건대학의 천문학자 리처드 티그 박사가 이끄는 연구팀은 칠레 아타카마 초대형전파망원경(ALMA)을 이용해 HD163296에서 120억㎞와 210억㎞ 떨어진 곳에서 목성급 질량의 원시행성 2개를 발견했다고 밝혔다. 이는 지구와 태양 사이 거리의 80배와 140배에 달하는 것이다.

호주 모내시대학의 천문학자 크리스토퍼 핀테 박사 연구팀도 별도 논문을 통해 이 행성들보다 더 멀리 떨어진 약 390억㎞ 밖에서 또다른 원시행성 1개를 발견했다고 밝혔다.

이들 3개 행성은 모두 HD163296의 원시행성 디스크 안에 위치해 있다.

연구팀은 ALMA를 이용해 원시행성 디스크 안에 있는 이산화탄소 가스 흐름을 관측했다. 그 결과 3곳에서 강물이 바위 주변에서 소용돌이치듯이 이산화탄소의 흐름에 큰 변화가 있는 것을 발견했다.

 

젊은별을 둘러싼 먼지와 가스로 가득찬 원시행성 디스크 상상도[자료사진]

[EPA=연합뉴스]

연구팀은 이것이 거대한 물체에 의해 유발된 것이라며 이를 원시행성으로 해석했다.

천문학자들은 지금까지 외계 행성이 별의 앞부분에 위치할 때 별빛이 줄어드는 것을 관측해 행성의 존재를 확인해 왔다. 이때문에 원시행성 디스크 안에서 생성단계의 행성을 찾아내기가 어려웠다.

티그 박사는 CNN 방송과의 회견을 통해 "두 개 연구팀이 각각 연구해 동시에 같은 결론에 도달한 것은 그 결과에 무게를 실어주는 것"이라면서 "연구방법을 개선하기 위해 해야할 일이 많은 것은 분명하나 우리가 시간을 투자해야 할 결과라는 점을 보여주는 것"이라고 강조했다.

이번 연구는 새로운 행성 탐색법과 ALMA의 능력을 확인함으로써 천문학자들이 우리 은하계 안에서 가장 젊은 행성을 찾아내 우주의 작은 먼지 덩어리가 어떻게 거대한 행성이 되는지를 밝혀내는 데 도움이 될 것으로 지적되고 있다.

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> eomns@yna.co.kr 2018/06/14 16:16 송고

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