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국제학술지 사이언스 표지. 사이언스 제공


이번 주 사이언스 표지는 흔들리는 블랙홀 제트가 은하 안의 가스를 바깥으로 날려버려 별 형성을 억제하는 은하(위)와 파란 나선팔에서 새로운 별들이 활발하게 태어나고 있는 은하(아래)를 나란히 보여준다. 위쪽 은하가 바로 표지 연구의 주인공 나선은하 VV 340a다. 블랙홀 제트는 블랙홀이 주변 물질을 빨아들이면서 그 에너지 일부를 위아래 방향으로 강하게 내뿜는 물질과 에너지의 흐름이다.
저스틴 케이더 UC 어바인 박사후연구원팀은 나선은하 VV 340a 중심부에서 은하바깥까지 뻗은 초고온 야마토게임하기 가스 흐름을 포착해 국제학술지 ‘사이언스’에 지난 1월 8일 발표했다. 은하 중심에서 최대 2만 광년까지 이어지는 거대한 에너지 가스 구조로?지금까지 관측된 것 중 가장 크고 가장 멀리 뻗은 사례다.
연구팀은 하와이 마우나케아 켁 천문대 켁 II 망원경에 탑재된 첨단 분광 관측 장비 ‘켁 우주 웹 이미저(KCWI)’, 미국항공우주국(N 오션파라다이스사이트 ASA)의 제임스 웹 우주망원경(JWST)의 적외선 관측 자료, 미국 뉴멕시코주 칼 얀스키 초대형 전파 간섭계(VLA)의 전파 이미지를 결합해 전체적인 모습을 완성했다.
KCWI는 은하 원반 바깥까지 뻗어 있는 비교적 차갑고 낮은 에너지의 가스를 추적했다. 가스는 은하 중심과 일직선으로 정렬된 구조를 형성하며 은하 중심 초대질량 블랙홀의 바다이야기룰 장기간 활동을 보여준다.
JWST는 블랙홀 양쪽으로 분출되는 극고온의 코로나 가스를 감지했다. 가스는 별과 별 사이 우주 공간에 떠도는 수소, 헬륨 등의 물질로 별이 태어나는 재료가 된다. 코로나 가스는 블랙홀 주변에서 수백만 도 이상으로 가열돼 플라즈마 상태가 된 가스로 보통 공간적으로 매우 좁은 범위에 머문다. VV 340a에서는 빛의 골드몽사이트 속도로 수천 년을 달려야 닿는 거리까지 뻗어 있어 지금까지 관측된 것 중 가장 넓게 퍼진 코로나 가스 구조다.
VLA 전파 데이터에서는 블랙홀에서 방출된 한 쌍의 플라즈마 제트가 나선형 S자 모양으로 비틀리는 모습이 확인됐다. 제트의 방향이 시간에 따라 서서히 흔들리는 희귀한 현상인 '세차 제트' 운동의 증거다. 제트는 느려지면서 주변의 바다이야기꽁머니 차가운 물질을 끌어들여 낮은 속도로 바깥쪽으로 밀어낸다. 매년 태양 질량의 약 20배에 해당하는 가스를 은하에서 빼앗아 미래의 별 형성을 억제한다.
강력한 세차 제트는 보통 별 형성이 멈춘 오래된 타원 은하에서 발견된다. VV 340a처럼 별이 활발히 형성되는 젊은 나선 은하 그것도 다른 은하와 합병 초기 단계에 있는 은하에서 확인된 것은 이번이 처음이다. 은하와 중심 블랙홀이 함께 진화하는 방식에 대한 오랜 통념에 도전하는 결과로 은하수에서도 유사한 사건이 일어날 수 있다는 가능성을 제기한다.
연구팀은 제트의 흔들림을 일으키는 두 번째 초대질량 블랙홀의 존재 여부를 규명하기 위해 더 깊고 고해상도의 전파 관측을 추진할 계획이다.
<참고자료> doi.org/10.1126/science.adp8989
[조가현 기자 gahyun@donga.com]