우리은하계에 사는 거대블랙홀

우리 은하에 또 다른 거대 블랙홀이 숨어 있다?

은하 중심에는 대부분 거대 질량 블랙홀 (supermassive black hole (SMBH))이 존재한다.

은하 중심부는 은하에서 가장 물질의 밀도가 높은 장소이기 때문에 거대한 블랙홀이 성장하기 좋은 조건이다.

이 가설이 옳다면 우리 은하계에도 몇 개의 거대 질량 블랙홀이 주변에서 공전할 가능성이 있지만, 블랙홀이 크더라도 주변에서 흡수하는 물질이 없다면 관측이 어렵다.

은하 시뮬레이션 이미지. 출처: 예일 대학교

은하 중심에는 대부분 거대 질량 블랙홀 (supermassive black hole (SMBH))이 존재한다. 은하 중심부는 은하에서 가장 물질의 밀도가 높은 장소이기 때문에 거대한 블랙홀이 성장하기 좋은 조건이다. 따라서 태양 질량의 수백만 배에서 수십억 배의 거대한 질량을 지닌 블랙홀이 존재한다. 하지만 만약 두 개 이상의 은하가 충돌하면 어떻게 될까?

과학자들은 우리 은하 같은 대형 은하가 여러 차례 작은 은하를 흡수하면서 커지는 과정을 포착했다. 우리 은하 역시 앞으로 수십 억 년 후 안드로메다 은하와 충돌해 하나의 은하가 될 것이다.

이 과정에서 가장 크고 강한 중력을 지닌 거대 질량 블랙홀은 서로의 중력에 이끌려 결국 충돌을 통해 더 거대한 블랙홀로 거듭난다. 하지만 과연 모든 거대 질량 블랙홀이 하나로 합쳐지게 되는지는 논쟁이 있는 부분이다.

예일 대학과 워싱턴 대학, 파리 천체물리학 연구소, 유니버시티 칼리지 런던의 연구팀은 최신 컴퓨터 시뮬레이션인 로물루스 (Romulus)를 이용해 우리 은하 정도 크기의 대형 나선 은하에 여러 작은 은하가 충돌할 경우 은하 중심 블랙홀이 어떻게 될지 연구했다.

그 결과 모든 거대 질량 블랙홀이 하나로 합쳐지지는 않으며 충돌 위치와 속도 등에 따라 일부 거대 질량 블랙홀은 은하계 외곽을 공전하면서 독자 생존할 수 있다는 증거를 발견했다. 연구팀은 이를 천체 물리학 저널(The Astrophysical Journal)에 발표했다.

이 가설이 옳다면 우리 은하계에도 몇 개의 거대 질량 블랙홀이 주변에서 공전할 가능성이 있지만, 블랙홀이 크더라도 주변에서 흡수하는 물질이 없다면 관측이 어렵다. 글자 그대로 검은 구멍에 지나지 않기 때문이다. 지금까지 발견된 블랙홀은 대부분 흡수되는 물질에서 나오는 에너지와 블랙홀이 물질 흡수 과정에서 방출하는 제트(jet)를 통해 발견했다.

흥미로운 점은 이 거대 질량 블랙홀이 중간에 마주치는 별과 가스를 종종 흡수할 수 있다는 것이다. 만에 하나라도 우리 태양계 근처를 지나갈 경우 중력의 영향으로 행성의 궤도가 크게 변경되거나 심한 경우 아예 태양계 자체가 흡수될 수 있다.

하지만 은하는 넓고 별 사이의 공간도 매우 넓어 이런 일은 쉽게 일어나지 않는다. 태양계가 블랙홀에 접근할 가능성은 1000억 년에 한 번꼴로 우주의 나이보다 훨씬 길기 때문에 크게 걱정할 이유는 없다. 다만 실제로 이런 블랙홀이 존재하는지 알아내기 위해서 갑자기 별이나 가스가 흡수되는 현상이 일어나는지 관측할 필요는 있다. 따라서 앞으로 흥미로운 관측 목표가 될 것으로 보인다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com