+ ‘은하의 수수께끼’ 풀렸다? - 퀘이사가 뿜어내는 빛 기둥의 비밀 / 블랙홀 중력파 첫 검출

 

 

 

[아하! 우주]

‘은하의 수수께끼’ 풀렸다 - 퀘이사가 뿜어내는 

빛 기둥의 비밀

입력 : 2019.08.20

▲ 세이퍼트 은하 중심에서 방출되는 빛 기둥. 때로는 짙은 먼지 

고리가 이 빛 기둥을 가리기도 한다.(출처=UC Santa Barbara)

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.

[출처: 서울신문 나우뉴스] 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20190820601004&section=&type=daily&page=

블랙홀이 중성자별 삼킬 때 나오는 중력파 첫 검출

송고시간 | 2019-08-20 10:15

약 9억광년 떨어진 곳서 "팩맨처럼 삼켜"…중력파 검출 3종세트 완성

블랙홀이 중성자별을 삼키기 직전 상상도

[호주국립대 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 블랙홀이 "팩맨처럼" 중성자별을 잡아먹는 것이 처음으로 포착돼 천문학자들 사이에서 추가 확인 작업이 이뤄지고 있다.

호주국립대학(ANU)과 과학전문 매체 등에 따르면 미국과 이탈리아에 있는 첨단 중력파 관측 시설인 라이고(LIGO)와 비르고(VIRGO)에 지난 14일 지구에서 약 9억 광년 떨어진 곳에서 일어난 강력한 우주 현상으로 시공간의 일그러짐이 광속으로 파도처럼 전달되는 중력파가 검출됐다.

중력파는 알베르트 아인슈타인이 일반 상대성 이론에서 예측한 지 100년만인 2015년 9월에 처음 관측된 이후 블랙홀 간 병합이나 중성자별의 충돌 등에 의한 것은 관측됐지만 블랙홀이 중성자별을 병합하면서 나오는 중력파는 관측되지 않아 왔다.

블랙홀과 중성자별 모두 죽은 별의 초고밀도 잔해로 중심핵의 질량에 따라 갈린다.

지난 4월 약 9억~16억 광년 떨어진 곳에서 블랙홀의 중성자별 병합 신호가 포착되기는 했으나 신호가 매우 약해 잘못된 경보일 가능성이 높은 것으로 받아들여지고 있다.

그러나 이번에 관측된 것은 분명한 신호를 담고 있어 잘못될 경보일 가능성은 희박한 것으로 지적되고 있다.

호주국립대 '일반상대성이론 및 자료 분석 그룹'을 이끄는 물리연구학부의 수전 스콧 교수는 "약 9억년 전 이 블랙홀이 밀도가 매우 높은 중성자별을 팩맨처럼 먹어 그 자리에서 끝장을 냈을 수 있다"면서 이번 관측으로 원래 목표로 했던 중력파 검출 3종 세트가 완성된 셈이 됐다고 밝혔다.

이탈리아에 있는 중력파 관측시설 비르고(VIRGO)

[비르고협력단 제공]

스콧 교수는 "중력파 관측시설에서 경보가 발령된 뒤 호주국립대의 스카이매퍼(SkyMapper) 망원경을 이용해 이 사건이 일어났을 가능성이 높은 우주 공간을 관측 중이나 빛으로 이를 확인하지는 못했다"고 덧붙였다.

천문학자들은 두 천체의 정확한 크기를 확인하기 위한 분석을 아직 진행 중이나 초기 결과는 블랙홀이 중성자별을 휘감았을 가능성이 매우 큰 것으로 나타났다.

호주연구위원회(ARC) 중력파 탐색 최고기구(OzGrav) 수석분석관을 맡은 스콧 교수는 이와 관련, "태양 질량의 5배보다 작은 블랙홀이나 태양 질량의 2.5배보다 큰 중성자별이 관측된 적이 없다"면서 "이런 경험을 토대로 블랙홀이 중성자별을 집어삼킨 것으로 확신하고 있다"고 밝혔다.

두 천체 중 작은 것이 지금까지 관측된 적이 없는 작은 블랙홀일 가능성이 전혀 없지는 않으나 그 자체만으로도 의미가 있는 것으로 지적됐다.

이에 관한 최종 결과는 과학 저널을 통해 발표될 것으로 보인다.

<저작권자(c) 연합뉴스, eomns@yna.co.kr>2019/08/20 10:15 송고 

https://www.yna.co.kr/view/AKR20190820049000009?section=international/all