M32 의 블랙홀 발견

Credit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF; Yang et al.; NASA, ESA, Digitized Sky Survey 2 (Acknowledgement: Davide DeMartin)

사진 1>

가시광선으로 촬영된 이 사진에는 거대한 나선은하인 M31 안드로메다 은하와 그 위성은하인 M32의 모습이 담겨있다.

네모 상자에 담긴 것은 라디오파,가시광선,X선으로 촬영하여 합성한 M32의 모습이다.

네모 상자 전반에 걸쳐 흐릿하게 퍼져 있는 보라빛은 가시광선으로 보이는 M32의 별빛이다.

중심의 하얀색 천체는 M32의 중심부로서 이곳은 라디오파와 X선 복사가 모두 감지되는 부분이다.

붉은 색은 라디오파를 복사하는 천체들로서 여기에는 이전에 행성상별구름으로 예측된 한 쌍의 천체(사진 중심에서 왼쪽)가 포함되어 있다.
초록색은 강력한 X선을 뿜어내는 천체이다. 

 

VLA가 이웃 은하에서 부끄러움을 많이 타는 블랙홀을 찾아내다.

탁월한 해상도의 칼 G 얀스키 초대형 배열(the Karl G. Jansky Very Large Array, 이하 VLA)에 감사를!
천문학자들이 탐지해낸 것은 오랫동안 그 존재가 추정되어 왔던, 이웃 은하의 중심에 자리잡은 초거대질량의 블랙홀로부터 뿜어져나오는 라디오파 복사이다.
 
이 블랙홀의 존재에 대한 근거는 이 은하의 별들이 움직이는 양상과 X선 관측을 통해서 도출되었다.
이 은하는 M32로 등재되어 있는, 안드로메다 은하의 위성은하이다.

 

나선은하인 안드로메다 은하나 미리내와는 달리 M32는 별 생성지역이 조금밖에 존재하지 않는 타원은하이다.

지구로부터 250만 광년 거리에 위치하는 M32 은하는 미리내나 안드로메다 은하보다 훨씬 작은 은하이다.

초거대질량의 블랙홀은 거의 모든 은하의 중심에서 발견된다.
블랙홀이 주위에서 물질을 끌어당길때 거의 광속에 육박하는 속도로 제트가 쏟아져나오는데, 이때 전파망원경으로 탐지가 가능한 라디오파가 발생한다.

 

이 라디오파 복사의 강도는 블랙홀이 주위의 물질을 얼마나 왕성하게 먹어치우느냐에 달려있다.
미리내나 안드로메다 은하의 중심에 자리잡고 있는 블랙홀은 다른 은하들에 비해서 매우 약한 라디오파를 복사하고 있다.

중국 난징대학 양양(Yang Yang)의 설명은 다음과 같다.
"M32의 블랙홀로부터 온 것으로 생각되는 매우 희미한 라디오파 복사는 이 은하의 활동성이 미리내나 안드로메다 은하와 함께 지금까지 발견된
가장 약한 활동중 하나라는 것을 의미합니다. 이처럼 활동성이 약한 블랙홀들은 블랙홀에 대한 우리의 모자란 지식을 향상시켜줄 수 있는 최상의 기회를 제공해주고 있습니다. "
 

 

이번 발견은 VLA해상도의 드라마틱한 개선 및 극도로 희미한 라디오파를 관측할 수 있는 능력 덕분에 가능했던 것인데, 2012년 완성된 VLA의 전자시스템 개선작업에는 10여년에 걸쳐 9,800만 달러가 투입되었다.

그 결과로 VLA는 이전 M32에 대한 연구에 비해 90배다 희미한 라디오파를 감지할 수 있게 되었다.

 

VLA의 관측 자료는 X선이 방출되는 지점 및 그 주변지역의 희미한 라디오파 복사 전체를 보여주고 있다.
은하 중심 근처에 위치하는 이 별들은 은하주위를 공전하는 양상을 보여주고 있다.

 

양의 설명은 다음과 같다.
"이 사실이 우리에게 말해주는 것은 라디오파 복사 대부분이 블랙홀에서 온다는 사실입니다.
 그러나 우리는 이러한 사실을 확정하기 위해 더 많은 관측을 필요로 하고 있죠."

 

M32의 블랙홀 질량은 태양 질량의 250만 배 수준이다.
미리내의 경우, 미리내가 품고 있는 블랙홀의 질량은 태양 질량의 400만 배 수준이다.

 

VLA의 관측자료에서는 라디오파를 복사하는 세개의 천체가 모습을 드러냈다.
과학자들은 이들이 가시광선으로 이전에 관측된 바 있는 행성상별구름들이라고 말했다.

행성상별구름이란 우리 태양과 같은 별이 삶의 후반기에 들어서면서 만들어낸, 구형으로 부풀어오른 가스상 천체를 말한다.

 

M32의 VLA 관측 데이터는 미리내 은하군의 끄트머리에 위치한 천체를 전파망원경으로 관측한 최초의 사례에 해당한다.

 

양양은 중국 및 미국의 천문학자들로 구성된 연구팀을 이끌고 있다.
국립전파천문대의 로런트 쇼우어만(Lorant Sjouwerman)은 VLA 관측 데이터의 취합 및 선별에 있어 주된 역할을 수행하고 있다. 

 

이번 발견에 대한 보고서는 아스트로피지컬 저널에 개재되었다.

 

출처 : 국립 전파 천문대(National Radio Austronomy Observatory) Press Release  2015년 6월 17일자 
         https://public.nrao.edu/news/pressreleases/bashful-black-hole

 

참고 : M32를 비롯한 은하에 대한 각종 포스팅은 하기 링크 INDEX를 통해 조회할 수 있습니다.
       - 은하 일반 :  https://big-crunch.tistory.com/12346976
       - 은하단 및 은하그룹 :  https://big-crunch.tistory.com/12346978
       - 은하 충돌 :  https://big-crunch.tistory.com/12346977 

 

참고 : 블랙홀에 대한 각종 포스팅은 하기 링크 INDEX를 통해 조회할 수 있습니다.
           https://big-crunch.tistory.com/12346986

 

원문>

For Immediate Release: 17 June 2015

VLA Reveals "Bashful" Black Hole in Neighboring Galaxy

Thanks to the extraordinary sensitivity of the Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), astronomers have detected what they believe is the long-sought radio emission coming from a supermassive black hole at the center of one of our closest neighboring galaxies. Evidence for the black hole's existence previously came only from studies of stellar motions in the galaxy and from X-ray observations.

The galaxy, called Messier 32 (M32), is a satellite of the Andromeda Galaxy, our own Milky Way's giant neighbor. Unlike the Milky Way and Andromeda, which are star-forming spiral galaxies, M32 is an elliptical galaxy, with little star formation. About 2.5 million light-years from Earth, M32 is much smaller than either the Milky Way or Andromeda.

Supermassive black holes are found at the cores of most galaxies, and as those black holes draw in matter from their surroundings, jets of material propelled to speeds close to that of light by the black holes often generate radio waves detectable with radio telescopes. The intensity of this radio emission depends on how voraciously the black hole is consuming surrounding matter. The central black holes of the Milky Way and Andromeda are quite weak radio emitters compared to many other galaxies.

"The very faint radio emission we think is coming from M32's central black hole indicates that this object's activity is among the weakest yet found, along with the Milky Way and Andromeda," said Yang Yang, of Nanjing University in China. "Studying such quiescent black holes gives us an excellent opportunity to advance our presently-poor understanding of their physics," she added.

The discovery was made possible by the dramatic improvement in sensitivity, or the ability to detect extremely faint radio waves, produced by a decade-long, $98 million upgrade of the VLA's electronic systems that was completed in 2012. The new VLA observations were able to detect radio emission roughly 90 times fainter than previous studies of M32.

The VLA image showed a faint radio-emitting object at the location where X-rays are being emitted and around which stars near the galaxy's center appear to be orbiting. "This tells us that the radio emission most likely is coming from the black hole, but we want to do further observations to confirm this," Yang said.

M32's black hole contains about 2.5 million times the mass of the Sun, compared to the Milky Way black hole's 4 million.

The VLA also revealed three radio-emitting objects that, the scientists said, are planetary nebulae previously seen with visible-light telescopes. Planetary nebulae are spheres of gas blown off during late stages in the lives of stars like our Sun. The M32 VLA image represents the first detection by a radio telescope of such objects at the far edges of our Local Group of galaxies.

Yang led a research team of astronomers from China and the U.S. Lorant Sjouwerman of the National Radio Astronomy Observatory was instrumental in obtaining and reducing the VLA data for the study. The scientists are reporting their findings in the Astrophysical Journal Letters.

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

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