블랙홀이 우주에서 벌이고 있는 미친 짓 5

 

 

※ 본 내용은 유튜브 채널 '책밖과학'에서 제공하며, 타 블로그 및 유튜브 채널에서의 사용을 절대 금지합니다.

 

상상을 초월하는 중력으로 인해 빛마저도 탈출 할 수 없는 블랙홀.

 

블랙홀은 주변에 있는 모든 물질을 빨아들이는, 이른바 죽음의 천체라고 해도 과언이 아닙니다.

 

하지만 블랙홀은 물질을 빨아들이는 것 이외에도 우리가 미쳐 몰랐던 아주 기괴한 일들을 벌이고 있는데요.

 

과연 블랙홀은 우주에서 어떠한 기괴한 일들을 벌이고 있는 걸까요? 

 

 

1. 블랙홀은 강렬하게 회전한다.

 

 

지구에서 약 6,600만 광년 떨어져 있는 은하 NGC 1365.

 

이 은하의 중심에는 태양 질량의 수 백만 배에 달하는 초대질량 블랙홀이 자리잡고 있습니다.

 

이 블랙홀은 우리의 상상을 아득히 초월하는 엄청나게 빠른 속도로 회전하고 있었는데요.

 

무려 빛의 속도에 84%에 달하는 속도로 맹렬하게 회전하며 주위의 시공을 휘젓고 있었습니다.

 

또한 거대한 가스와 먼지로 이루어진 소용돌이를 만들어내며, 강력한 X선을 우주로 내뿜어내고 있죠.

 

블랙홀 주변의 물질들은 블랙홀의 한쪽 방향으로만 빨려들어가며, 이 블랙홀에게 강력한 추력을 제공해주고 있습니다.

 

 

* 관련 논문 : https://www.nature.com/articles/nature11938

 

 

2. 블랙홀은 가끔 침을 뱉는다?

 

퉤

우리 은하 중심에는 궁수자리 A*(Sgr A*)이라는 초대질량 블랙홀이 있습니다.

 

이 블랙홀은 대략 1만년을 주기로 가까이 다가오는 별을 스파게티처럼 늘어뜨리며 빨아들이고 있죠.

 

하지만 가끔은 빨아들이고 있던 별의 잔해를 다시 우주로 뱉어낼 때도 있습니다.

 

이렇게 우주로 다시 나오게된 잔해는 그 주변에 있던 다른 잔해들과 합쳐서 더욱 거대한 크기로 변할 수 있는데요.

 

어쩌면 이 잔해들 중에는 목성 이상의 크기를 갖게된 엄청난 크기의 잔해들도 존재할 수 있습니다.

 

과학자들은 궁수자리 A* 블랙홀이 뱉어낸 천체가 우리 은하에 약 1억 개가 넘게 있을 것으로 추정하고 있죠.

 

문제는, 이 거대한 잔해들이 최대 시속 3220만km라는 어마어마한 속도로 은하 바깥쪽으로 이동하고 있다는 겁니다.

 

그리고 어쩌면 그 중에는 지구쪽으로 다가오고 있는 천체도 있을지도 모릅니다.

 

* 관련 논문 : https://www.sciencedaily.com/releases/2017/01/170111110818.htm

Our galaxy's black hole is spewing out planet-size 'spitballs'

 

 

3. 블랙홀은 쫓겨날 수 있습니다.

 

 

블랙홀은 가끔 자신이 속해있던 은하에서 쫓겨날 수도 있습니다.

 

그리고 그 증거가 우리에게서 약 80억 광년 떨어진 장소에서 발견되었습니다.

 

과학자들은 이 장소에서 3C 186이라고 하는 아주 밝은 퀘이사와 이를 품고 있는 은하를 발견했는데요.

 

이 퀘이사의 뒤에는 태양 질량 10억개 분의 초대질량 블랙홀이 존재할 것으로 추정되고 있습니다.

 

그런데 놀랍게도 이 퀘이사는 자신이 속해 있던 은하에서 점점 바깥쪽으로 이동하고 있었습니다.

 

 

 

 

 

3C 186 퀘이사는 무려 시속 760만km라는 엄청난 속도로 은하 바깥쪽으로 이동하고 있었죠.

 

즉, 어떠한 이유에 의해서 그 뒤에 있던 초대질량 블랙홀이 은하를 빠져나가고 있었던 겁니다.

 

과학자들은 먼 옛날 두 블랙홀이 충돌하면서 만들어진 중력파가 그 원인일 것으로 생각하고 있는데요.

 

당시 두 블랙홀의 충돌은 초신성 1억 개에 달하는 에너지를 만들어냈으며, 이 블랙홀은 이 막대한 힘에 의해 점점 은하의 바깥으로 밀려나가고 있습니다.

 

* 관련 논문 : https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/201629522

 

 

4. 아주 작은 은하속의 거대한 블랙홀

 

 

우리 은하에는 약 수 천억 개의 별들이 존재하고 있습니다.

 

하지만 우주에는 고작 1억 개의 별들을 가지고 있는 아주 작은 은하도 존재하고 있습니다.

 

대표젹인 예로, 300광년이라는 아주 작은 크기를 가지고 있는 UCD3 은하를 들 수 있죠.

 

UCD3 은하는 크기에 비해 많은 별들을 가지고 있어서 초밀집 왜소 은하(Ultra-compact dwarf galaxy)로 분류되고 있습니다.

 

그런데 이 은하의 중심에는 은하의 크기에 어울리지 않는 아주 이상한 블랙홀이 자리잡고 있는데요.

 

무려 태양 질량의 약 350만 배에 달하는 초대질량 블랙홀이 은하 중심에 자리를 잡고 있습니다.

 

약 10만 광년의 지름을 가진 우리 은하 중심에 있는 블랙홀에 필적하는 질량이라고 할 수 있죠.

 

이 블랙홀은 총 은하 질량의 4%나 차지하고 있는데, 일반적으로 0.3% 수준이라는 점을 생각해보면 이 블랙홀이 얼마나 특이한 블랙홀인지를 알 수 있을 겁니다.

 

 

* 관련 논문 : https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aabc57

The Black Hole in the Most Massive Ultracompact Dwarf Galaxy M59-UCD3 - IOPscience

 

 

5. 이틀에 한번씩 태양만큼 먹어치운다.

 

 

약 120억 년 전, 비교적 잔잔했던 초기 우주에서 아주 탐욕스러운 블랙홀이 탄생했습니다.

 

그리고 이 블랙홀은 아직도 우주에 남아 이틀에 한번씩 태양과 비슷한 수준의 질량을 먹어치우고 있죠.

 

이 블랙홀의 이름은 J2157이며, 벌써 태양 질량의 340억 배로 성장했습니다.

 

또한 이 블랙홀은 초고온의 가스와 먼지를 마치 트림하듯이 우주로 뱉어내고 있는데요.

 

그래서 자신이 속해 있는 은하보다 무려 1000배나 더 밝게 빛나고 있습니다.

 

만약 우리 은하 중심의 블랙홀이 이 정도로 성장하려면 은하에 존재하는 별의 3분의 2를 먹어치워야 될 겁니다.

 

100만 년에 1%씩 계속 성장하고 있는 이 블랙홀은 언젠가 우주에서 가장 거대한 블랙홀이 될 가능성이 있습니다.

 

* 관련 논문 : https://academic.oup.com/mnras/article/496/2/2309/5863959

thirty-four billion solar mass black hole in SMSS J2157–3602, the most luminous known quasar

 

https://youtu.be/Oava9X2ac6U?si=paonjaXvSN7ppcAB

 

 

 

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