[아하! 우주] 역대급 ‘블랙홀 폭발’ 포착…뱀주인자리 폭발

[서울신문 나우뉴스]

지구에서 3억 6천만 광년 떨어진 뱀주인자리 은하단에서 발생한 역대급 블랙홀 폭발 증거. 뜨거운 가스 바깥으로 제트 방출과 가장자리로 거대한 공동이 형성되었다.(출처: © X-ray: Chandra: NASA/CXC/NRL/S. Giacintucci, et al., XMM-Newton: ESA/XMM-Newton; Radio: NCRA/TIFR/GMRT; Infrared: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF)

우주를 뒤흔드는 역대급 대폭발이 포착되어 천문학자들을 긴장시키고 있다.

먼 은하단의 중심부를 가로지르는 이 거대한 폭발은 이전 우주에서 일어났던 어떤 폭발보다도 강력한 것으로, 무려 5배에 이르는 에너지를 방출하고 있다고 새로운 연구 보고서가 발표했다.

연구논문의 대표저자인 워싱턴 DC의 해군연구소의 시몬나 기아친투치는 “어떤 의미에서 이 폭발은 1980년 세인트 헬렌 스 산의 분화가 산 정상에서 찢어버린 것과 비슷한데, 핵심적인 차이는 이 분화구 속에 늘어선 15개의 은하들이 은하단의 뜨거운 가스 세례를 받았다는 점"이라고 설명했다.

폭발은 지구에서 약 3억 6000만 광년 떨어진 뱀주인자리 은하단에서 발생했다. 기아친투치와 그의 동료들은 이 폭발의 원인을 은하단을 구성하고 있는 한 은하의 초질량 블랙홀로 보고 있다.

미 항공우주국(NASA)의 찬드라 X-선 우주망원경이 촬영한 이미지를 조사한 노버트 워너가 이끄는 연구에서 2016년 엄청나게 강력한 뱀주인자리의 폭발 가능성이 제기된 바 있다. 워너와 그의 동료들은 은하단에서 기묘한 곡선 가장자리를 발견하고, 이는 폭발로 형성된 공동(空洞) 벽의 일부일 수 있다고 보고했다.

과학자들은 그런 구멍을 만드는 데 약 5 × 10 ^ 54 줄(J)의 에너지가 필요할 것이라는 계산서를 뽑아냈다. 참고로, 전세계 인류의 연간 총 에너지 소비량은 약 6 × 10 ^ 20 줄이다.

그러나 2016년 연구에 따르면, 실제로 폭발이 해당 곡선 가장자리를 만든 것이라는 사실은 밝혀지지 않았다. 기아친투치와와 그의 동료들은 찬드라와 유럽의 XMM-뉴턴 우주망원경으로 확보한 X- 선 데이터 추가분과 호주의 머치슨 광시야 전파망원경(MWA), 인도의 거대 메트레웨이브 전파 망원경(GMRT)에서 수집한 전파 정보를 분석한 후 그 같은 결정을 내렸다.

결합된 데이터는 곡선 모서리가 실제로 전파 방출이 풍부한 영역과 경계를 이룸으로써 공동 벽의 일부임을 보여준다. 연구자들은 블랙홀 폭발이 전자를 거의 빛의 속도로 가속했을 때 그 같은 방출이 발생했을 것으로 보고 있다.

NASA 고다드 우주비행센터 소속의 논문 공동저자 막심 마르케비치는 "전파 데이터는 장갑 안의 손처럼 X- 선 데이터에 잘 들어맞는다"고 같은 성명에서 밝혔다. "이것은 전례없는 규모의 폭발이 그곳에서 일어났다는 것을 우리에게 알려주는 결정적 증거"라고 못박았다.

뱀주인자리 폭발에 의해 방출된 에너지는 은하단에서 전형적으로 보이는 폭발보다 수십만 배 더 크며, 이전 폭발의 기록보다 약 5배 이상 강력하다고 연구자들은 밝혔다.

그런데 뱀주인자리 불꽃놀이는 끝나가는 듯이 보인다. 제트 활동이 진행되고 있다는 전파 데이터 증거는 더이상 없다고 과학자들은 말한다.

찬드라 데이터는 단지 한 영역의 전파 방출만을 보여준다. 블랙홀 제트는 일반적으로 두 방향으로 분출되기 때문에 이는 약간 이상한 상황이다. 연구진은 공동의 반대편은 제트 공급 가스가 덜 풍부한 나머지 전파 방출이 더 빨리 소멸될 수 있다고 설명한다.

이번 새로운 연구는 천문학 저널 2월 27일자에 발표되었다. 온라인 논문저장 사이트 ‘아카이브’(arXiv.org)를 통해 무료 구독할 수 있다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

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