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태양 9천만배 초대질량블랙홀 3개 근접한 은하 첫 관측

송고시간2019-11-22 10:38

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은하 3개 동시 합병 의미…초대형 은하 형성 설명해주는 첫 증거

은하 중앙에서 초대질량블랙홀 3개가 동시 합체 중인 NGC 6240
은하 중앙에서 초대질량블랙홀 3개가 동시 합체 중인 NGC 6240

북쪽(N)과 남쪽 블랙홀 2개만 있는 것으로 알려졌다가 남쪽 블랙홀이 S1과 S2 두 개로 구성된 것이 새롭게 밝혀졌다. 박스 안의 녹색은 블랙홀을 둘러싸고 있는 이온화된 가스를 나타낸다. [P.바일바허(AIP), NASA, ESA,허블헤리티지(STScI/AURA)-ESA/허블협력단, A. 에번스(버지니아대학/NRAO/스토니브룩대학) 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 태양 질량의 9천만배가 넘는 초대질량블랙홀(SMBH) 3개가 한꺼번에 합체하는 것이 처음으로 관측됐다. 이는 은하 3개가 동시에 합병 중이라는 것을 뜻하는 것으로, 140억년의 우주 역사에서 초대형 은하의 출현에 대한 이해를 넓혀주는 관측으로 평가되고 있다.

독일 괴팅겐대학과 라이프니츠 포츠담 천체물리학연구소(AIP)에 따르면 이 대학 볼프람 콜라치니 교수가 이끄는 연구팀은 지구에서 약 3억 광년 떨어진 곳에 있는 NGC 6240 은하 중앙에 3개의 초대질량블랙홀이 근접해 있는 것을 확인했다고 학술지 '천문학 및 천체물리학(Astronomy & Astrophysics)'에 발표했다.

태양계가 속해있는 우리은하와 같은 대형 은하들은 수백억개의 별과 함께 중앙에 태양 질량의 수백만에서 수억 배에 달하는 초대질량블랙홀을 갖고 있다.

콜라치니 교수 연구팀이 관측한 NGC 6240는 타원이나 나선과는 다른 독특한 모양을 가져 불규칙 은하로 분류돼 있었으며, 두 개의 작은 은하가 충돌하며 형성된 것으로 여겨져 왔다.원래의 은하가 초속 100㎞로 서로 다가서며 아직 합병이 진행 중이어서 은하 간 상호작용의 원형으로 간주돼 왔다.

그러나 연구팀이 칠레 남방천문대(ESO)의 구경 8m의 초거대망원경(VLT)에 장착된 공간 분해능이 뛰어난 3차원 광시야 분광 관측기(3D MUSE)로 관측한 결과, 초대질량블랙홀이 하나 더 있는 것으로 나타났다.

3개의 블랙홀 모두 태양의 9천만배가 넘는 질량을 갖고 있으며 약 3천광년이 안 되는 공간에 모여있다. 이는 NGC 6240 전체의 100분의 1이 안 되는 작은 공간이다.

논문 공동저자인 AIP의 페터 바일바허 박사는 "초대질량블랙홀 3개가 이렇게 가까이 모여있는 것은 지금까지 관측된 적이 없다"면서 "이번 관측은 3개의 은하가 중앙의 블랙홀과 함께 동시에 합병하는 증거를 제공해주는 것"이라고 설명했다.

은하 3개가 동시에 합병 중인 것을 확인한 것은 우주 역사에서 은하의 진화를 이해하는데 중요한 단서를 제공해주는 것으로 평가되고 있다.

현재의 우주 환경을 통해 우리가 알고 있는 것으로는 대형 은하들이 약 140억년의 우주 역사 속에서 어떻게 은하 간 단순 상호작용이나 합병을 통해 형성됐는지를 설명하기가 어려웠다. 그러나 은하 간 동시 합병이 진행된다면 초대형 은하도 훨씬 빠르게 형성될 수 있으며, 이번 관측은 그런 첫 증거를 제시하는 의미를 갖고 있다는 것이다.

연구팀은 NGC 6240의 초대질량블랙홀들이 합병하는 순간 매우 강력한 중력파를 생성할 것이라고 했다. 하지만 그 시기는 몇백만년 뒤가 될 것으로 보인다.

중력파 신호는 머지않아 중력파검출 위성인 LISA(레이저간섭계우주안테나)가 배치돼 잡아내게 되는데, 이를 통해 더 많은 은하 간 동시 합병을 관측할 수 있을 것으로 전망되고 있다.

eomns@yna.co.kr

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