거대한 은하와 블랙홀이 어떻게 함께 진화하는가

2023년 8월 3일

Evrim Yazgin은 멜버른 대학교에서 수학 물리학을 전공한 이학사 학위와 물리학 석사 학위를 취득했습니다.

멜버른의 스윈번 공과대학(Swinburne University of Technology) 천문학자들은 은하와 그 중심의 초대질량 블랙홀이 어떻게 공진화하는지에 대한 새로운 시각을 개발했습니다.

연구자들은 이전에 우주에서 가장 큰 은하인 타원형 은하의 중심 블랙홀이 은하의 크기에 따라 선형적으로 질량이 증가한다고 가정했습니다. 예를 들어, 작은 은하에 비해 항성질량이 두 배 더 큰 타원은하는 중심 블랙홀도 두 배 더 커야 한다고 믿어졌습니다.

전반적으로 타원은하의 중심에 있는 초대질량 블랙홀은 은하 전체 질량의 약 0.2%를 차지하는 것으로 추정됩니다.

25년 동안 중앙 블랙홀과 타원 은하가 어떻게 함께 진화하는지 밝히기 위한 컴퓨터 시뮬레이션에서는 이 모델을 사용해 왔습니다.

그러나 Swinburne 연구원들의 새로운 관찰은 타원 은하 크기를 갖는 중심 블랙홀의 선형 성장이 아니라 "2차" 성장을 보여주었습니다. 이는 별 물질이 두 배나 많은 타원 은하의 중심에 블랙홀이 있다는 것을 의미합니다.네 배 더 커요. 항성 질량이 10배 더 큰 은하의 경우 초대질량 블랙홀의 크기가 100배 증가합니다.

이번 연구 결과는 왕립천문학회 월간지에 게재됐다.

저자인 Alister Graham 교수는 “블랙홀은 속박에서 벗어났습니다.”라고 말합니다.

알려진 우주에서 가장 큰 네 개의 은하계는 타원 은하계입니다. 가장 큰 IC 1101은 지구에서 10억 광년 떨어진 곳에 위치해 있다. 100조 개의 별이 있는 IC 1101의 반경은 약 200만 광년입니다(반경이 53,000광년에 불과한 은하수와 비교). 이것은 IC 1101이 은하수가 있는 곳에 위치한다면 우리 은하계와 가장 가까운 큰 이웃 은하인 안드로메다를 삼킬 것이라는 것을 의미합니다.

타원은하는 너무 클 수 있기 때문에 중심 블랙홀도 거대합니다.

이것은 가까운 타원은하 메시에 87(M87)에서 볼 수 있다. 2019년에는 M87의 중앙 블랙홀이 직접 촬영된 최초의 블랙홀이 되었습니다. 그것은 우리 태양의 질량의 약 5억 배에 달합니다. 타원 은하 중심 블랙홀은 일반적으로 태양보다 수십억 배 더 큽니다.

그레이엄은 은하수와 같은 나선 은하의 중심을 구성하는 타원형 모양의 별 떼에 있는 초대질량 블랙홀 사이에서 2차 성장을 발견했습니다. 그러나 2차 성장은 타원 은하의 중심 블랙홀의 특징이 아니라고 가정되었습니다.

천문학자들은 NASA의 스피처 우주 망원경(Spitzer Space Telescope)이 적외선 파장으로 촬영한 은하 100개를 분석하여 타원은하 크기와 중심 블랙홀 크기 사이의 이차 관계를 발견했습니다. 이번 발견은 은하계와 블랙홀이 어떻게 공진화하는지에 대한 우리의 이해를 변화시켰습니다.

이전에 순전히 타원 은하라고 생각되었던 많은 은하들은 실제로 거대한 별 원반을 가지고 있습니다. 이 원반을 고려하면 2차 질량 스케일링이 분명해졌습니다. 이번 연구는 타원은하와 "나선형이 없는" 원반은하라는 두 가지 유형의 은하를 제안합니다.

연구자들은 충돌하는 은하가 나선 은하에서 볼 수 있는 깔끔한 원형 궤도 위와 아래의 혼란스러운 궤도에 별을 던진다고 믿습니다. 이것은 "팽창"을 형성합니다. 처음에 이들은 눈에 띄는 돌출부와 먼지가 많은 나선형 없는 원반을 갖춘 은하로 발전할 것입니다. 얼마 후, 팽대부가 지배적이고 순수한 타원 은하가 탄생합니다.

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거대 은하계와 블랙홀이 어떻게 함께 진화하는가라는 제목으로 코스모스(Cosmos)에서 처음 출판됨