왜소은하에서 초거대질량 블랙홀의 기원에 대한 단서를 찾아내다.

 

CREDIT: David W. Hogg, Michael R. Blanton, and the Sloan Digital Sky Survey Collaboration; NRAO/AUI/NSF.

 

사진 1> 지구로부터 1천 3백만 광년 거리에 위치하는 왜소은하 NGC 4395는 태양 질량의 30만배가 넘는 블랙홀을 품고 있는 것으로 알려져 있다.

이 은하는 규모가 너무 작아 이와 같은 블랙홀을 품고 있기는 어려울 것이라고 생각되어온 왜소은하의 전형적인 예이다.

 

왜소은하에서 초거대질량 블랙홀의 기원에 대한 단서를 찾아내다.

 

천문학자들이 대규모 천체 관측으로부터 얻어진 데이터를 연구하여 주변의 가스를 먹어치우고 있는 무거운 블랙홀을 품고 있을 것으로 확인된 100개 이상의 작은 왜소은하들을 발견해냈다.
이번 발견은 오직 거대한 규모의 은하들만이 블랙홀을 가지고 있다는 일반적인 가정에 대한 반박이 되며 이들 블랙홀이 어떻게 생겨나는지와 초기 우주에서 어떻게 성장해 왔는지에 대한 질문을 해결해줄 수 있을 것이다.

 

국립전파천문대 에이미 레인스(Amy Reines)의 설명은 다음과 같다.
"우리는 아무리 작은 은하라도 무거운 블랙홀을 가지고 있으며 이들은 이전에 생각했던것보다도 훨씬 더 일반적인 현상일지도 모른다는 점을 보여주었습니다.

이번 발견이 흥미로운 점은 이들 작은 은하들이 초기 우주에서 초거대질량의 블랙홀에 대한 최초의 '씨앗'이라는 단서를 제공해주고 있기 때문입니다."

 

레인스와 그녀의 동료들은 워싱턴 DC에서 열린 미국 천문학회에서 자신들의 발견을 설명했다.

 

블랙홀이란 질량이 고밀도로 집중되어 그 인력에 의해 심지어는 빛조차도 빠져나오지 못하는 천체를 말한다.

거의 모든 거대한 은하들은 그 중심에 태양 질량의 수백만 배에서 수십억 배에 달하는 초거대질량의 블랙홀을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.
그러나 지금까지 소규모의 은하들은 이와같이 무거운 블랙홀을 가지고 있지 않을 것으로 여겨져 왔다.

 

레인스는 프린스턴 대학의 제니 그린(Jenny Greene)및  예일 대학의 말라 게하(Marla Geha)와 함께 슬론디지털온하늘탐사의 데이터를 분석하였으며 이로부터 빛의 복사양상이 주변의 물질을 삼키고 있는 무거운 블랙홀의 존재를 가리키고 있는 100개 이상의 왜소은하를 발견해냈다.

 

게하의 설명은 다음과 같다.
"이 은하들의 크기는 우리 은하의 위성은하인 대마젤란은하와 비교할만한 크기입니다.
지금까지 이와 같은 은하들은 그 크기가 너무 작아서 무거운 블랙홀을 가지고 있지는 않을 것으로 생각되어왔죠."

 

천문학자들은 근거리 우주에 존재하는 은하의 중심부에 위치한 블랙홀의 질량은 그 중심의 팽대부와 직접적인 연관성이 있다는 점을 발견한 바 있다.
이러한 사실은 블랙홀과 팽대부가 서로 영향을 주며 성장하고 있다는 점을 암시하고 있다.

 

그린의 설명은 다음과 같다.
"무거운 블랙홀을 가지고 있는 작은 은하들의 발견은 은하와 블랙홀이 어떻게 같이 발전해왔는지를 이해하는데 매우 중요한 단계입니다.
이 왜소은하들은 무거운 블랙홀을 지닌 은하들로서는 가장 작은 크기이며 초거대질량의 블랙홀들이 어떻게 생성되기 시작했는지에 대한 단서를 제공해줄 수 있을 것입니다."

 

오늘날의 대규모 은하들이 품고 있는 블랙홀의 질량이 태양의 수백만배에서 수십억배에 달함에 반해 이들 왜소은하의 블랙홀 질량은 태양 질량의 10만배 정도이다.
초거대질량의 블랙홀과 무거운 블랙홀은 태양질량의 몇 배 정도밖에 되지 않는 별정도의 질량을 가진 블랙홀과는 명백하게 구분된다.
별정도의 질량을 가진 블랙홀은 무거운 별이 일반적인 생명주기의 마지막 단계에 붕괴된 결과로 만들어지는 것이다.
 

과학자들은 블랙홀이 최초에 극단적인 질량을 가진 초기 별들의 잔해로부터 시작된 것인지, 아니면 모종의 질량 붕괴 시나리오에 의해 시작된 것인지는 여전히 미지의 영역으로 남아 있다고 말하고 있다.
레인스는 무거운 블랙홀을 가지고 있는 왜소은하들의 조사자료를 모으는 것이야말로 이러한 질문을 풀 수 있는 중요한 첫 단추에 해당한다고 말했다. 
 

출처 : 국립 전파 천문대(National Radio Austronomy Observatory) Press Release  2014년 1월 6일자
       https://public.nrao.edu/news/pressreleases/dwarf-galaxies-give-clues-to-black-hole-origins

 

참고 : 다양한 블랙홀에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 확인할 수 있습니다.
          https://big-crunch.tistory.com/12346986

 

원문>

Monday, 6 January 2014; 2:40 p.m., EST 

(NOTE: PRESS CONFERENCE at AAS meeting at 10:15 a.m., EST, Wednesday, 8 January 2014. For access to webcast of press conference, contact AAS Press Officer Rick Fienberg at rick.fienberg@aas.org) 

Contact: Dave Finley, Public Information Officer 
(575) 835-7302; dfinley@nrao.edu 

Dwarf Galaxies Give Clues to Origin of Supermassive Black Holes

Poring through data from a large sky survey, astronomers have found more than 100 small, dwarf galaxies with characteristics indicating that they harbor massive black holes feeding on surrounding gas. The discovery confounds a common assumption that only much larger galaxies hold such monsters, and may help resolve the question of how such black holes originated and grew in the early Universe.

"We've shown that even small galaxies can have massive black holes and that they may be more common than previously thought," said Amy Reines, of the National Radio Astronomy Observatory (NRAO). "This is really exciting because these little galaxies hold the clues to the origin of the first 'seeds' of supermassive black holes in the early Universe," she said. Reines and her colleagues presented their findings to the American Astronomical Society's meeting in Washington, DC.

Black holes are concentrations of mass so dense that not even light can escape their gravitational pull. Nearly all "full-sized" galaxies are known to have supermassive black holes, millions or billions of times more massive than the Sun, at their cores. Until recently, however, smaller galaxies were thought not to harbor massive black holes.

Reines, along with Jenny Greene of Princeton University and Marla Geha of Yale University, analyzed data from the Sloan Digital Sky Survey, and found more than 100 dwarf galaxies whose patterns of light emission indicated the presence of massive black holes and their feeding process.

"The galaxies are comparable in size to the Magellanic Clouds, dwarf satellite galaxies of the Milky Way," Geha said. "Previously, such galaxies were thought to be too small to have such massive black holes," she added.

In the nearby Universe, astronomers have found a direct relationship between the mass of a galaxy's central black hole and a "bulge" in its center. This indicates that the black holes and the bulges may have affected each others' growth.

"Finding these small galaxies with massive black holes is an important step toward understanding how galaxies and black holes developed together," Greene said. "These dwarf galaxies are the smallest known to host massive black holes and can provide clues to how supermassive black holes get started in the first place," she added.

While today's larger galaxies hold black holes millions or billions of times more massive than the Sun, the dwarf galaxies in the new study have black holes roughly 100,000 times the Sun's mass. The supermassive and massive black holes are distinct from stellar-mass black holes -- only a few times the mass of the Sun -- that result from the collapse of a massive star at the end of its "normal" life.

Still unknown, the scientists said, is whether the massive black holes initially began as the remnants of extremely massive early stars or some other scenario of collapsing mass.

"Getting a good census of dwarf galaxies with massive black holes is an important first step to resolving this question," Reines said.

 

The National Radio Astronomy Observatory is a facility of the National Science Foundation, operated under cooperative agreement by Associated Universities, Inc.