거대블랙홀의 폭발 – NGC 5813(Outburst of Super-massive Blackhole)
- 이름 김은혁
- 작성일 2015-08-26
- 조회 8742
대개 블랙홀로 운명을 마감하게 된다. 탄생당시 별의 질량이 이 값보다 작은 별의 경우에는 초기 질량값에 따라서 중성자별(Neutron Star) 또는 백색왜성(White Dwarf)으로 일생을 마감한다. 그러므로 별의 일생과 관련되어서 생성되는 블랙홀의 경우 질량은 대개 현재 태양값의 10배정도가 그 한계이다. 이와 달리 우리 은하를 위시하여 대부분의 은하 중심에는 질량이 태양값의 약 백만배 이상인 소위 거대블랙홀이 존재하고 있다고 믿어져왔고 현대 천문학의 놀라운 기기를 이용한 관측을 통하여 거대블랙홀 존재의 직․간접적인 증거를 속속히 찾고 있다. 이러한 많은 관측 사실 중에서 본 글에서는 은하군(galaxy group) NGC 5813에서 발견된 거대블랙홀에 의한 현상에 대하여 설명하고자 한다. 은하단(galaxy cluster)과 은하군의 차이에 대해서는 필자의 이전 글 “허셸우주망원경과 플랑크우주망원경이 밝혀낸 은하단 형성의 기원”에 기술되었다.
엑스선으로 관측된 은하군 NGC 5813의 모습은 매우 뜨거운 가스가 은하단을 뒤덮고 있는 가운데 몇 가지 특이한 점을 갖고 있다 (그림 2 참조). 이중에서 가장 눈에 띄는 것은 엑스선이 관측되지 않는 빈 곳이 있다는 것이다. 이러한 빈 곳을 cavity(공동) 혹은 giant bubble이라고 부르는 데 자세히 보면 대각선 방향 (왼쪽 위와 오른쪽 아래를 연결하는)으로 크기에 따라서 3쌍이 있다는 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 cavity의 위치와 모양은 그림3에 자세히 표시되었다. 연구진의 설명에 의하면 이러한 cavity가 생성되는 이유는 중앙부에 위치한 거대블랙홀에서 폭발이 있었기 때문이라고 한다. 즉, 뜨거운 가스로 뒤덮여 있던 상황에서 블랙홀에 의한 폭발로 인해 물질들이 쓸려나가면서 거대한 공동이 형성된다는 것이고 이러한 공동이 3쌍이 보인다는 것은 거대블랙홀과 관련된 폭발이 3차례 있었음을 나타낸다. 관측된 공동의 크기 및 위치로부터 폭발에너지를 추정할 수 있으며 계산에 의하면 3번의 폭발은 대개 비슷한 것으로 확인되고 있으며 가장 안쪽에 있는 공동의 경우 크기가 매우 작은 것으로 미루어보아 거대블랙홀의 폭발이 현재 진행되고 있음을 확인할 수 있었다.
거대블랙홀의 폭발이 발생하게 되면 주변 지역에는 충격파가 진행하게 된다. 이것은 대기중에서 고속으로 비행하는 초음속 전투기에 의해서도 같은 방식으로 발생하는 것으로 고속으로 진행하는 물체가 있는 경우 매우 자연스러운 현상이다. 그림 3에서 파선으로 표시된 것은 바깥에서부터 각각 가장 큰 공동을 만들었던 폭발에 의한 충격파와 두 번째 폭발에 의해 형성된 충격파의 모양 및 위치를 나타낸다. 그림 3에서 서로 다른 색은 뜨거운 가스의 온도를 나타내는 바 충격파가 있는 곳은 주변에 비해서 온도가 높다. 즉, 충격파가 지나가면서 원래 있던 물질의 온도가 높아졌음을 의미한다.
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