역대 가장 먼 준항성체 발견...초기 우주 수수께끼에 한걸음 더

2017년 12월 07일 17:15

 

역사상 가장 멀리 있는 블랙홀 발견 - The Observatories of the Carnegie Institution for Scienc 제공
 - The Observatories of the Carnegie Institution for Scienc 제공

천문학에서 멀리 떨어진 곳에서 오는 빛은 그 만큼 과거 시점에 발생했다는 의미다. 지구로부터 가장 멀리 떨어진 퀘이사(준항성체, quasi-stellar object)가 발견되면서 초기우주와 블랙홀을 연구하는 데 도움이 될 전망이다.

 

퀘이사는 수천에서 수만 개의 별로 이뤄진 은하다. 그 중심에 위치한 블랙홀이 성장하면서 주변 물질을 삼키는 에너지에 의해 강한 빛을 내뿜게 되는 거대 발광체로, 그 빛이 너무 강해 멀리 떨어진 지구에서도  관측되고 있다.

 

지난 3월 칠레 라스캄파나스 천문대에 있는 6.5m의 마젤란 망원경을 통해 관측된 퀘이사(ULAS J1342+0928)가 지금까지 발견된 것 중 가장 멀리 떨어져 있는 블랙홀로 인해 발생한 것임이 확인됐다.

 

미국과 중국, 독일 등 국제 공동 연구팀은 약 9개월 전 발견된 퀘이사의 적색편이 값을 분석, 이 빛이 빅뱅 후 약 6억9000만 년이 지난 초기우주 속 거대 블랙홀로 인해 발생했음을 확인했다는 연구결과를 6일(현지시각) 학술지 ‘네이처’에 발표했다. 약 136억년 인 우주에 나이에서 이를 빼면, 약 129억 광년 떨어진 곳에 위치한 블랙홀을 찾은 것이다. 

 

적색편이는 물체가 내는 빛의 파장이 늘어나 보이는 현상이다. 빛을 내는 대상이 멀어질 때 주로 발생하며, 특히 외부 은하에서 발생한 빛의 적색편이는 우주팽창 때문에 생기는 것으로 알려져 있다. 은하가 우리로부터 멀수록 은하에서 출발한 빛이 많은 팽창 기간을 겪게 되고, 이 때문에 빛의 파장도 더 늘어나 적색편이 값은 증가한다(허블의 법칙). 이를 거꾸로 적용하면 천체의 적색편이 값으로부터 지구로부터 떨어진 거리를 계산할 수 있다.

 

현재까지 발견된 퀘이사 중 적색편이 값이 가장 큰 것은 7.09(ULAS J1120+0641)였다. 연구팀이 이번에 발견한 퀘이사의 적색편이 값은 7.54로 확인됐다. 이 값을 기초로 퀘이사의 정체가 우주 탄생 후 불과 약 6억 9000만 년 지난 초기 우주 속 외부 은하임이 밝혀진 것이다. 그 중심에 태양 질량의 80억 배에 달하는 초거대 블랙홀이 활동하고 있었을 것이며, 태양보다 400조배 이상 밝은 빛을 내뿜었을 것으로 분석됐다.

 

논문 제1저자인 미국 카네기과학관측소 천문물리학과 에두아르도 바나도스 연구원은 논문에서 “퀘이사 중심에 있는 블랙홀이 주변의 것을 삼키며 성장할 때 나오는 에너지를 연구하면 블랙홀의 생성과 진화과정을 밝힐 수 있을 것”이라며 “더 많은 퀘이사를 관측해 자료를 모아야 한다”고 말했다.

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