“태양이 일생 동안 생산하는 것보다 1초 안에 더 많은 에너지 방출”

두 개의 충돌하는 은하에서 빛의 속도에 가깝게 분출하는 상대론적 제트(relativistic jet)가 최초로 감지됐다.

과학자들은 앞서 이 제트가 타원형 은하에서 발견될 수 있으며, 두 개의 나선 은하 병합에서 형성될 수 있음을 지적했다.

미국 남켈리포니아 크렘슨과학대학(Clemson University College of Science) 연구팀은 국제 동료들과 공동으로 두 개의 젊고 나선 모양의 은하에서 제트가 형성되는 모습을 제시했다.

연구는 4월 7일 천체물리 저널(Astrophysical Journal)에 보고됐다. 논문 제목은 “TXS 2116-077 : 은하 합병에서 나타나는 감마선 방출 상대론적 제트(TXS 2116-077: A gamma-ray emitting relativistic jet hosted in a galaxy merger)”다.

크렘슨대 박사후 연구원으로 독일 DESY(Deutsches Elektronen Synchrotron)의 발데히 파리야(Vaidehi Paliya)는 “처음으로, 우리는 은하 중 하나의 중심에서 시작된 초기, 베이비 제트를 생성하는 충돌 중인 두 개의 나선형 또는 디스크 모양의 은하를 발견했다”고 말했다.

디에터 하르트만(Dieter Hartmann) 교수는 “제트는 우주에서 가장 강력한 천체 물리 현상이다. 그들은 태양이 일생 동안 생산하는 것보다 1초 안에 더 많은 에너지를 우주로 방출 할 수 있다. 그 에너지는 강렬한 전파, X선 및 감마선과 같은 방사선 형태”라며 “제트는 (고 에너지 물리학 연구에)우주에서 가장 우수한 촉진제이며 지구 상에서 우리가 보유한 슈퍼 콜라이더보다 훨씬 우수하다”고 말했다.

제트는 중심에 존재하는 초대질량 블랙홀인 활성 은하핵(AGN)을 가진 타원형 은하에서 발생한다고 여겨졌다. 과학자들은 모든 은하가 중앙에 초대질량 블랙홀을 가지고 있다고 믿지만 모두 AGN은 아니다. 예들 들면 우리 은하 블랙홀은 휴면 중이다.

과학자들은 강착(accrention)이라는 과정을 통해 가스와 먼지를 중력으로 끌어 들여 AGN이 더 커진다고 이론화한다. 그러나 모든 것이 블랙홀에 빨려드는 것은 아니다. 일부 입자는 가속돼 제트 형태의 좁은 빔으로 바깥쪽으로 분출된다.

마르코 아젤로(Marco Ajello) 교수는 “은하에서 가스를 제거하고 그 중심에 도달하기는 어렵다”며 “가스가 들어가기 위해서는 은하를 약간 흔들어야 한다. 은하의 병합 또는 충돌은 가스를 이동하는 가장 쉬운 방법이며, 가스가 충분히 이동하면 초대질량 블랙홀이 매우 밝아진다. 잠재적으로 제트를 발생할 수 있다”고 말했다,

연구팀은 이미지가 두 개의 은하, TXS 2116-077로 알려진 Seyfert 1 은하와 비슷한 질량의 다른 은하를 포착했다고 생각한다.

아젤로 교수는 “결국 모든 가스는 우주로 방출 될 것이며 가스가 없으면 은하계는 더 이상 별을 형성할 수 없다”며 “가스가 없으면 블랙홀이 꺼지고 은하계가 휴면 상태가 된다”고 말했다.