[아하! 우주] 은하의 3중 교통사고…충돌 앞둔 거대 블랙홀 3개 포착

은하 중심에는 태양 질량의 수십만 배에서 수십억 배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 존재한다. 만약 두 개의 은하가 충돌해 하나로 합쳐지면 두 개의 거대 질량 블랙홀 역시 강한 중력으로 인해 서로 이끌린 다음 충돌해 새로운 은하 중심 블랙홀로 진화한다. 과학자들은 관측을 통해 이 과정에 대해서 많은 것을 알아냈지만, 세 개의 은하 중심 블랙홀이 합체하는 과정은 관측이 어려웠다.

은하 충돌은 가까운 은하 간의 중력에 의해 발생한다. 만약 중력에 이끌려 충돌하는 은하가 세 개인 경우 당연히 세 개의 은하 중심 블랙홀이 접근해 하나로 합쳐질 수 있다. 그러나 이 과정에서 거대 질량 블랙홀이 많은 가스와 먼지를 흡수해 몸을 숨기기 때문에 중심 블랙홀이 몇 개인지 확인하기 힘들었다. 또 은하 충돌이 대개 멀리 떨어진 장소에서 발생하기 때문에 관측이 어려운 부분도 있었다. 그러나 최신 관측 장치의 도움으로 이런 사례가 하나씩 보고되고 있다.

최근 조지 메이슨 대학 연구팀이 이끄는 국제 과학자팀은 여러 관측 장비를 이용해 지구에서 10억 광년 떨어진 은하에서 세 개의 거대 질량 블랙홀을 확인했다. 연구팀은 대규모 천문 관측 데이터인 SDSS에서 특이한 활동 은하핵(AGN, active galactic nucleus)을 발견한 후 이를 미 항공우주국(NASA)의 찬드라 X선 위성, NuSTAR 위성, WISE 위성 및 지상의 거대 쌍안 망원경(Large Binocular Telescope, LBT)을 통해 조사하는 과정에서 이 같은 사실을 발견했다. 활동 은하핵은 많은 물질을 흡수하면서 강력한 제트를 내놓는 은하 중심 블랙홀로 충돌 은하에서 흔히 볼 수 있다.

연구팀이 확인한 SDSS J0849+1114 은하핵은(사진) 하나 이상의 활동 은하핵을 지니고 있었다. 여러 관측 데이터를 비교 분석한 결과 이 은하핵은 사실 세 개의 거대 질량 블랙홀로 구성되어 있었다. 연구팀은 이 블랙홀들이 서로 간의 중력에 의해 피할 수 없는 3중 추돌사고 경로에 들어섰음을 확인했다. 결국 시간이 지나면 이들은 하나의 거대 질량 블랙홀로 다시 태어날 것이다. 거대 질량 블랙홀의 합체는 은하의 성장과 진화와 밀접한 연관이 있다. 이번 관측 결과는 복잡한 은하 중심 블랙홀의 합체와 성장 과정을 이해하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com