최초의 거대한 블랙홀 폭풍 발견
과학자들이 131억년 전에 초대질량 블랙홀(supermassive black hole)에 의한 거대한 은하 바람(galactic wind)을 발견했다.
이것은 지금까지 관찰된 가장 초기 사례로 초대질량 블랙홀이 우주의 초기 역사에서 은하의 성장에 중대한 영향을 미친다는 사실을 알리는 신호다.
많은 거대한 은하의 중심에는 태양보다 수백만에서 수십억 배 더 큰 초대 질량 블랙홀이 숨어 있다. 흥미롭게도 블랙홀의 질량은 근처 우주에 있는 은하의 중앙 영역의 질량에 대략 비례한다. 언뜻 보기에는 당연해 보이지만 실제로는 매우 이상하다. 그 이유는 은하와 블랙홀의 크기가 약 10 배 차이가 있기 때문이다. 크기가 너무 다른 두 물체의 질량 사이의 이러한 비례 관계를 바탕으로 천문학자들은 은하와 블랙홀이 일종의 물리적 상호 작용을 통해 함께 성장하고 진화했다고 믿는다.
은하 바람은 블랙홀과 은하 사이에 이런 종류의 물리적 상호 작용을 제공할 수 있다. 초대형 블랙홀은 많은 양의 물질을 삼킨다. 그 물질은 블랙홀의 중력에 의해 고속으로 움직이기 시작하면서 강렬한 에너지를 방출하여 주변 물질을 바깥쪽으로 밀어낼 수 있다. 이것이 은하 바람이 만들어지는 방법이다.
ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) 연구원들은 처음으로 일본 국립천문대(NAOJ) Subaru Telescope를 사용해 초대질량 블랙홀을 찾았다. 그들은 130 억년 전에 우주에서 초대질량 블랙홀이 있는 100 개 이상의 은하를 발견했다.
그런 다음 연구팀은 ALMA의 고감도를 활용하여 블랙홀의 호스트 은하에서 가스 운동을 조사했다. ALMA는 Subaru Telescope에 의해 발견 된 은하 HSC J124353.93 + 010038.5 (이하 J1243 + 0100)를 관찰하고 은하의 먼지와 탄소 이온에 의해 방출되는 전파를 포착했다.
ALMA 데이터의 상세한 분석은 J1243 + 0100에서 초당 500km로 움직이는 고속 가스 흐름이 있음을 보여주었다. 이 가스 흐름은 은하계의 별 물질을 밀어내고 별 형성 활동을 막을 수있는 충분한 에너지를 가지고 있다. 이 연구에서 발견 된 가스 흐름은 은하 크기의 거대한 바람을 가진 은하의 가장 오래된 관측 사례다. 이전 기록은 약 130억년 전 은하계였다. 이번 관찰은 1억년 앞섰다.
연구팀은 또한 J1243 + 0100에서 조용한 가스의 움직임을 측정하고 중력 균형을 기반으로 은하의 팽창 질량을 태양의 약 300 억 배로 추정했다. 다른 방법으로 추정된 은하의 초 거대 블랙홀 질량은 그것의 약 1 %였다. 이 은하의 초 거대 블랙홀에 대한 돌출부의 질량비는 현대 우주에서 은하에 대한 블랙홀의 질량비와 거의 동일하다. 이것은 초 거대 질량 블랙홀과 은하의 공진화가 우주 탄생 후 10억 년이 채 안 된 시점에서 발생했음을 의미한다.
이러한 관찰 결과는 6월 14 일 Astrophysical Journal에 “저광도 퀘이사(SHELLQ)의 Subaru High-z 탐사. XIII. z = 7.07에서 저광도 퀘이사에서 대규모 피드백 및 별 형성(Subaru High-z Exploration of Low-Luminosity Quasars (SHELLQs). XIII. Large-scale Feedback and Star Formation in a Low-Luminosity Quasar at z = 7.07)” 게재 된다.
