2016. 1. 20. 22:34ㆍ3. 천문뉴스/ESA Space Sience
그림 1> 밝은 나선은하의 중심에 자리잡은 초거대질량의 블랙홀로부터 몰아쳐나오는 폭풍을 묘사한 상상화
ESA의 XMM-뉴턴 망원경이 미리내와 비슷한 나선은하의 중심지역에서 흘러나오는 고속의 가스 폭풍을 감지해냈다.
이러한 폭풍은 이 은하가 새로운 별을 생성해내는 능력을 감소시킬 것으로 보인다.
활성은하의 중심부의 초거대질량 블랙홀 주위를 휘감아 도는 물질원반으로부터 몰아쳐나오는 뜨거운 폭풍을 찾아내는 것은 그닥 특이한 일이 아니다.
이 폭풍이 충분히 강력하다면 주위 환경에 다양한 방법으로 영향을 끼치게 된다.
이들의 주요 효과는 추후 별 생성에 사용될 수 있는 가스 저장소를 날려버린다는 것이다.
그러나 다른 한편으로는 물질구름의 붕괴를 촉발시켜 새로운 별의 생성을 유도할 수도 있다.
이와 같은 과정들은 138억년의 우주 역사를 관통하는 은하와 블랙홀의 근본적인 역할에 해당한다.
그러나 이와 같은 과정은 두 개 이상의 은하간 충돌에 의해 만들어진 거대한 질량의 타원은하와 같은 거대한 규모의 천체들에서만 유효한 것으로 생각되어 왔다.
은하들간의 충돌이 때때로 새로운 별의 생성을 촉발시키기에 충분히 강력한 폭풍을 만들어냈던 것이다.
그러데 이번에 처음으로 이와 같은 강력한 폭풍이 세이퍼트(Seyfert)라고 알려져 있는 일반적인 활동성 은하에서 목격되었다.
이 은하는 그동안 어떠한 형태의 은하 간 충돌도 겪지 않았던 것으로 보인다.
가시광선으로 관측했을 때, 대부분의 세이퍼트 은하들은 미리내와 같은 나선형 형태를 가지고 있다.
그러나 미리내와 달리 세이퍼트 은하는 전자기 스펙트럼의 전파장에 걸쳐 밝게 빛나는 중심부를 가지고 있는데, 이는 은하의 중심이 고요한 상태가 아니며 주위 물질들을 게걸스럽게 집어삼키는 초거대질량의 블랙홀이 존재함을 말해주는 표시이다.
RAS17020+4544로 알려져 있는, 8억광년 거리의 특정한 세이퍼트 은하의 중심에 자리잡고 있는 초거대질량의 블랙홀은 태양질량의 6백만 배에 달하는 질량을 가지고 있으며 주변의 가스를 집어삼키고 중간 정도의 밝기를 내고 있다.
XMM-뉴턴 망원경은 이 블랙홀의 주변에서 빛의 속도에 10%에 해당하는, 초속 23,000 ~ 33,000 킬로미터의 속도로 뿜어져나오는 폭풍을 발견했다.
여기서 중요한 점은 이 폭풍이 은하의 가스를 가열시키고 압축시켜 별을 생성시키기에 충분한 에너지를 가지고 있다는 것이다.
상대적으로 일반적인 형태의 나선은하에서 이러한 모습이 발견되기는 이번이 처음이다.
천체물리학 저널에 개재된 논문의 주저자인 멕시코 푸에블라 천체물리, 광학 및 전자 국립연구소의 안나 리아 롱기노띠(Anna Lia Longinotti)는
이번 발견이 보통 세이퍼트 은하에서 엄청난 속도로 몰아쳐나오는 X선 폭풍을 관측한 최초 발견이라고 말했다.
사진1> IRAS17020+4544 세이퍼트 나선은하의 중심 초거대질량의 블랙홀 주변에서 뿜어져나오는 초고속 폭풍에 대한 XMM-뉴턴망원경의 분석자료.
이 은하는 지구로부터 8억 광년 거리에 자리잡고 있다.
왼쪽 은하 사진은 SDSS에 의해 촬영된 것이다.
은하의 활성핵이 중심에 황백색 점으로 표시되어 있다.
붉은색 점은 앞쪽으로 자리잡고 있는 별들이다.
이 은하의 중심에 자리잡고 있는 초거대질량 블랙홀 질량은 태양 질량의 6백만 배이다.
XMM-뉴턴 망원경이 발견한 이 은하의 블랙홀 주변에서 뿜어져나오는 초고속 폭풍은 그 속도가 빛의 속도의 10%에 육박하는 초속 23,000~ 33,000 킬로미터 수준이었다.
이러한 속도는 은하의 가스를 가열시키고 별을 만들어낼만큼 압축시키기에 충분한 수준에 해당하는데 이와 같은 폭풍이 상대적으로 일반적인 형태의 나선은하에서 발견되기는 이번이 처음이다.
은하 중심으로부터 빠르게 몰아쳐나오는 폭풍의 X선 폭사는 일반적으로 여러 전자를 빼앗긴 철 원자에 의해 나타난다.
그러나 이 은하의 폭풍은 특이하게도 철이 아닌 훨씬 가벼운 산소 원자의 복사 양상을 보여주었다. - 오른쪽 스펙트럼 참고
이 스펙트럼은 빠르게 몰아쳐나오는 폭풍의 서로다른 구성요소(A-E)를 보여주고 있다.
'따뜻한 완충부(‘Warm absorber features)'로 표시되어 있는 부분은 폭풍이 좀더 느린, 초속 수백에서 수천 킬로미터의 속도로 움직이는 지역을 나타낸다.
이 은하는 또다른 놀라운 점도 가지고 있다.
은하의 중심으로부터 빠른속도로 몰아쳐나오는 폭풍의 X선 복사는 대체로 많은 전자를 잃어버린 이온화 철원자에 이해 발생하는 것이다.
그런데 이 은하의 폭풍은 특이하게도 산소와 같은 가벼운 원자에서 복사되는 것이었고, 일체의 철 원자는 감지되지 않았다.
안나 리아는 이 폭풍이 대부분 산소로 구성되어 있다는 것에 놀라지 않을 수 없었다고 말했다.
왜냐하면 이전까지 이런한 특성의 은하는 발견되지 않았기 때문이다.
이 은하는 상당부분 미리내와 유사한 성격을 가지고 있기 때문에, 미리내의 역사와 그 중심에 자리잡고 있는 블랙홀이 수행했왔을 역할에 대한 의문을 불러일으킨다.
ESA의 천문학자이자 현재는 일본 우주탐사국 우주 및 우주비행과학 연구소에 소속되어 있는 이번 논문의 공동저자 마테오 과이나치(Matteo Guainazzi)의 설명은 다음과 같다.
"우리는 미리내 중심에 태양의 400만배 질량을 가진 블랙홀이 있음을 알고 있습니다.
이 블랙홀은 고작 수백년 전까지만 해도 훨씬 강력한 활동성을 유지하고 있었죠.
물론 아직 확신수준은 아니지만 우리의 발견은 IRAS17020+4544에서 발견된 빠르게 몰아쳐나오는 폭풍이 미리내의 블랙홀이 활발하게 움직이던 당시에도 미리내를 휩쓸었을 것이라고 생각할 수 있게 만들어 준다고 봅니다.
이러한 가능성을 예전에는 확신할 수 없었죠.
왜냐하면 이와 같은 X선 폭풍의 되먹임 현상은 미리내와는 아주 다른 은하들에서만 관측되어왔으니까요."
ESA XMM-뉴턴 프로젝트 과학자인 노베르트 샤르텔(Norbert Schartel)의 소감은 다음과 같다.
"XMM-뉴턴 망원경은 은하에서 어떻게 별이 생성되었고, 은하의 중심에 자리잡고 있는 블랙홀이 어떻게 같이 진화해왔는지에 대하여 제기되는 질문의 답을 찾기 위한 노력을 계속해나갈 것입니다."
출처 : ESA SPACE SIENCE 2016년 1월 14일 News
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/A_Milky_Way_twin_swept_by_an_ultra-fast_X-ray_wind
참고 : IRAS17020+4544를 비롯한 다양한 은하단 및 은하에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 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
원문>
A Milky Way twin swept by an ultra-fast X-ray wind
ESA’s XMM-Newton has found a wind of high-speed gas streaming from the centre of a bright spiral galaxy like our own that may be reducing its ability to produce new stars.
It is not unusual to find hot winds blowing from the swirling discs of material around supermassive black holes at the centre of active galaxies.
If powerful enough, these winds can influence their surroundings in various ways. Their primary effect is to sweep away reservoirs of gas that might otherwise have formed stars, but it is also possible that they might trigger the collapse of some clouds to form stars.
Such processes are thought to play a fundamental role in galaxies and black holes throughout the Universe’s 13.8 billion years.
But they were thought to affect only the largest objects, such as massive elliptical galaxies formed through the dramatic collision and merging of two or more galaxies, which sometimes trigger the winds powerful enough to influence star formation.
Now, for the first time, these winds have been seen in a more normal kind of active galaxy known as a Seyfert, which does not appear to have undergone any merging.
When observed in visible light, almost all Seyfert galaxies have a spiral shape similar to our own Milky Way. However, unlike the Milky Way, Seyferts have bright cores that shine across the entire electromagnetic spectrum, a sign that the supermassive black holes at their centres are not idle but are devouring their surroundings.
The supermassive black hole at the heart of this particular Seyfert, known as IRAS17020+4544 and located 800 million light-years from Earth, has a mass of nearly six million Suns, drawing in nearby gas and making it shine moderately.
XMM-Newton has found that the winds from around the black hole are moving at 23 000–33 000 km/s, about 10% the speed of light.
An important finding is that the wind from the centre is sufficiently energetic to heat the gas in the galaxy and suppress star formation – the first time it has been seen in a relatively normal spiral galaxy.
“It’s the first solid case of an ultra-fast X-ray outflow observed in a ‘normal’ Seyfert galaxy,” says Anna Lia Longinotti from the Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica of Puebla, Mexico, lead author of the paper describing the results in Astrophysical Journal Letters.
The galaxy has another surprise: the X-ray emission from the fast winds from galactic cores are usually dominated by iron atoms with many of their electrons stripped off, but this galaxy’s winds turn out to be rather unusual, exhibiting lighter elements like oxygen, with no iron detected.
“I was actually very surprised to discover that this wind is made mostly of oxygen because nobody has seen a galaxy like this before,” says Anna Lia.
Because the galaxy is broadly similar to our own, it raises questions about the history of the Milky Way and the role that our own central black hole may have played.
“We know, also thanks to recent results obtained by XMM-Newton, that the four-million-solar-mass black hole in our own galaxy has undergone phases of much stronger activities, even only a few hundred years ago,” says co-author Matteo Guainazzi, ESA astronomer currently at the Institute of Space and Astronautical Science of the Japan Aerospace Exploration Agency.
“Of course we cannot be sure, but our discovery implies that fast outflows like those found in IRAS17020+4544 may have once swept through our own Galaxy during one of these active phases.
“This possibility was not considered before, because this ‘feedback’ from X-ray winds was previously observed only in galaxies very different from the Milky Way.”
“XMM-Newton continues to make discoveries with the potential to question our understanding of how the stars in a galaxy and the supermassive black hole at its centre co-evolve throughout the history of the Universe,” says Norbert Schartel, ESA’s XMM-Newton project scientist.
Notes for Editors
“X-ray high-resolution spectroscopy reveals feedback in a Seyfert Galaxy from an ultra fast wind with complex ionization and velocity structure,” by A.L Longinotti et al is published in The Astrophysical Journal Letters.
The findings are based on measurements by XMM-Newton’s Reflection Grating Spectrometer and the European Photon Imaging Camera in 2004 and 2014.
For more information, please contact:
Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: Markus.Bauer@esa.int
Anna Lia Longinotti
Catedrática CONACYT
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE Puebla, Mexico)
Email: annalia@inaoep.mx
Matteo Guainazzi
ESA ASTRO-H Resident Astronomer
Institute of Space and Astronautical Science
Japan Aerospace Exploration Agency
Email: Matteo.Guainazzi@sciops.esa.int
Norbert Schartel
ESA XMM-Newton project scientist
Email: norbert.Schartel@esa.int
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