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은하 중심의 거대 질량 블랙홀 형성과정 밝혀지나?- 외부은하의 외곽부를 떠돌아다니는 블랙홀 발견 2015-11-25

한국천문연구원(원장:한인우)은 렌즈형은하 NGC 5252*의 외곽부에서 새로운 블랙홀(CXO J133815.6+043255)**을 발견하였다. 이는 대부분의 은하 중심부에 존재한다고 알려진 거대 질량 블랙홀***의 형성 과정을 규명하는데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 이번 연구는 한국천문연구원 김민진 박사를 비롯한 국제 공동연구진에 의해 이루어졌으며 천문학 분야 최상위급 학술지인 천체물리학저널(The Astrophysical Journal) 에 11월 20일자로 소개되었다.

* NGC 5252 은하 : 처녀자리에 속한 NGC 5252 은하는 렌즈형은하로 지구에서 3억광년 떨어져있는 외부은하이다.
** CXO J133815.6+043255 : 이번 연구로 발견한 블랙홀. 블랙홀의 이름의 CXO는 찬드라 망원경으로 찾은 X선 천체(Chandra X-ray Object)를 의미하며, J133815.6+043255는 대상의 좌표이다.
*** 거대 질량 블랙홀 : 보통 은하 중심에 위치하고 있다고 알려져 있으며, 무게가 태양 질량의 십만 배에서 백억 배에 이르기 때문에, 거대 질량 블랙홀이라고 불린다. 우리 은하를 포함해 대부분의 은하 중심에는 거대 질량 블랙홀이 있다고 여겨진다.

대부분의 은하들의 중심부에는 태양 질량의 십만 배에서 백억 배에 가까운 거대 질량 블랙홀이 존재하고 있다고 알려져 있다. 하지만, 이렇게 무거운 블랙홀이 어떻게 만들어졌는지에 대해서는 아직 연구가 진행 중이다.

이번에 발견한 블랙홀은 거대 질량 블랙홀보다 가벼운 중간 질량 블랙홀****의 후보이며, 은하 중심으로부터 약 3만 광년 떨어진 곳에서 발견되었다. 이렇게 은하 중심이 아닌 곳에서 블랙홀이 발견되는 것은 매우 드문 경우로 이번 연구는 거대 질량 블랙홀의 형성 과정을 밝히는 역할을 할 것으로 기대된다.

**** 중간 질량 블랙홀 : 태양 질량의 대략 천 배에서 십 만 배 정도 되는 블랙홀로, 우주 초기에 많이 만들어져서 거대 질량 블랙홀의 기원이라고 생각되어 진다. 하지만 거대 질량 블랙홀과 달리 발견이 매우 어렵다. 발견이 어려운 이유가 중간 질량 블랙홀이 매우 드물어서 그런 것인지 거대 질량 블랙홀에 비해 약한 빛을 내기 때문인지는 아직 밝혀지지 않았다.


찬드라 X선 우주 망원경으로 관측한 X선 영상. 새로 발견된 블랙홀이 NGC 5252 은하 중심에서 약 3만 광년 정도 떨어져 있다.

찬드라 X선 우주 망원경으로 관측한 X선 영상. 새로 발견된 블랙홀이 NGC 5252 은하 중심에서 약 3만 광년 정도 떨어져 있다. 


부분의 블랙홀은 X선에서 강한 에너지를 내기 때문에, 본 연구는 찬드라 X선 우주망원경*****을 활용하여 대상을 처음 찾아냈으며, 이후 칠레에 위치한 6.5m 마젤란 망원경을 이용한 후속 관측을 통해 대상이 NGC 5252 은하를 떠돌고 있음을 알아냈다. 이 천체는 CXO J133815.6+043255이라고 명명되었다.

**** 찬드라 X선 우주망원경 : 1999년 NASA가 쏘아올린 우주 망원경이다. Chandra X-ray 우주 망원경. 백색왜성이 중성자별이 되기 위한 조건인 찬드라세카 한계를 발견한 인도계 미국 물리학자인 찬드라세카의 이름을 따서 명명되었다.

김민진 박사팀은 후속 연구를 위하여 제미니 8m 광학 망원경, VLBA 전파 망원경 등 세계 최대 망원경을 이용하여 다양한 파장으로 관측을 진행 중이며, 이를 통해 이 대상의 정확한 기원을 알아내고자 한다. 

칠레에 위치한 6.5m 마젤란 망원경으로 얻은 분광 관측 자료

칠레에 위치한 6.5m 마젤란 망원경으로 얻은 분광 관측 자료. 산소와 수소 등의 방출선의 위치로부터 블랙홀까지의 거리를 측정해서 모은하인 NGC 5252와 같은 거리에 있음을 알아냈다.


[참고1] 연구팀 및 논문
○ 연구팀
- 김민진 (한국천문연구원 은하진화그룹 선임연구원)
- Luis Ho (카블리천체물리 연구소, 베이징 대학)
- Junfeng Wang (중국시안먼대학교)
- Giuseppina Fabbiano (하버드스미소니안센터)
- Stefano Bianchi (Universita degli Studi Roma Tre)
- Massimo Cappi (INAF-IASF)
- Mauro Dadina (INAF-IASF)
- Giuseppe Malaguti (INAF-IASF)
- Chen Wang (중국시안먼대학교)
○ 논문
- The Astrophysical Journal, vol. 814, 8
“An Off-Nucleus Nonstellar Black Hole in the Seyfert Galaxy NGC 5252”
Kim et al.

문의전화
☎ 042-865-2108 광학천문본부 은하진화그룹 김민진 박사


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