천문학자들이 “중간 질량”으로 알려진 블랙홀을 사상 처음으로 찾아냈다.

우리 태양 질량의 약 5만 배에 달하는 중간 질량 블랙홀(IMBH)은 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀(수백만 또는 수십억 태양 질량)보다 작지만, 거대한 별의 붕괴로 인한 블랙홀 진화에서 오랫동안 찾고 있던 “누락된 링크”였다.

다른 IMBH 후보가 몇 명 있었지만 연구자들은 이 새로운 관측이 우주의 중간 크기의 블랙홀에 대한 가장 강력한 증거라고 생각한다. 두 개의 X-선 관측소와 NASA 허블 우주망원경(Hubble Space Telescope)의 강력한 관측 성과를 결합해 이번 발견에 성공했다.

연구 결과는 3월 31일(현지시각) 에스트로피지컬저널 레터스(Astrophysical Journal Letters)에 실렸다.

IMBH는 찾기가 어렵다. “중급 블랙홀은 매우 어려운 목표이므로 각 후보에 대한 대안 설명을 신중하게 고려하고 배제하는 것이 중요하다. 그것이 허블이 후보를 찾는데 기여한 것” 이라고 영국 더럼의 뉴햄프셔대학 다청 린(Dacheng Lin) 1연구 조사관이 말했다.

연구팀은 허블을 사용해 NASA 찬드라 X선 관측소(Chandra X-ray Observatory)와 유럽 우주국(ESA) ‘XMM Multi-Mirror Mission(XMM-Newton)’으로 IMBH를 추적했다. 세 X선 망원경은 매우 긴 간섭없는 노출에서 민감도 높은 관찰을 제공했다.

별이 블랙홀 중력에 포획돼 파괴될 때, 뜨거운 가스에 의해 방출된 스텔라 X- 선 분출로 IMBH가 처음으로 식별됐다. 가시 광선에서 블랙홀의 위치를 정확히 파악하려면 허블이 필요했다. 허블의 고해상도 영상은 블랙홀이 우리 은하계를 훨씬 뛰어 넘는 조밀한 별 무리 안에 있다는 것을 보여준다. 성단은 이미지 중심의 은하 근처에 있다. 중앙의 은하 바로 위 나선은하를 포함해 훨씬 더 작게 보이는 배경 은하가 이미지 주위에 나타난다. credit: NASA, ESA 및 D. Lin.

*Multiwavelength Follow-up of the Hyperluminous Intermediate-mass Black Hole Candidate 3XMM J215022.4−055108