오메가(ω) 켄타우리 성단 중심부에서 지금까지 관측되지 않았던 중간질량 블랙홀(intermediate-mass black hole)의 증거가 처음 발견됐다.
11일(현지시간) 독일 막스플랑크 천문학연구소(MPIA) 막시밀리안 헤버리(Maximilian Haberle) 연구팀은 “허블우주망원경 관측 데이터를 분석해 ‘오메가 센타우리’ 구상성단 중심부에서 중간질량 블랙홀의 증거를 찾았다”고 국제 학술지 네이처(Nature)에 발표했다.
블랙홀은 수명이 다한 별이 붕괴하면서 수축돼 엄청난 밀도를 가진 천체로, 사물을 끌어당기는 힘인 중력이 매우 강해 모든 물질을 빨아들인다.
블랙홀은 크기에 따라 질량이 태양의 5~150배인 항성 질량 블랙홀(stellar-mass black hole), 우리은하 중심부에 있는 것과 같은 태양 질량 10만 배 이상의 초대질량 블랙홀(supermassive black hole), 150~10만 배의 중간질량 블랙홀로 나뉜다. 이 중 중간질량 블랙홀은 항성 블랙홀과 초대질량 블랙홀과 다르게 아직 존재가 확인되지 않았다.
연구팀이 중간질량 블랙홀의 증거를 발견한 곳은 지구에서 1만5000광년 떨어진 ‘오메가 센타우리’ 구상성단이다. 별 1000만 개로 구성된 오메가 센타우리는 우리은하 주변을 떠돌고 있는 성단 중 가장 밝다.
연구팀은 허블우주망원경이 20여년에 걸쳐 촬영한 ω켄타우리 성단 사진 500여장에 포착된 별 140여만 개의 움직임을 분석했다. 블랙홀처럼 질량이 큰 천체가 있으면 주변 별들이 다른 곳의 별과 다른 빠른 움직임을 보인다.
분석 결과 ω켄타우리 중앙 영역에 있는 별 7개가 빠르게 움직이는 것으로 나타났다. 또 이 별들의 움직임을 근거로 중심부 블랙홀의 크기는 태양 질량의 약 8200배로 추정했다.
연구팀은 이번에 발견된 중간질량 블랙홀이 소형 은하였던 오메가 센타우리의 중심부 역할을 한다고 설명했다. 또 오메가 센타우리가 우리은하에 흡수되는 과정에서 남은 별들과 블랙홀의 진화가 멈춰 현재의 모습을 유지하게 됐다고 밝혔다. 중간질량 블랙홀이 유지되는 건 이미 안정된 궤도를 가진 별들이 블랙홀 주위를 공전해 흡수할 물질이 부족하기 때문이다.
연구팀은 제임스웹 우주망원경의 근적외선 분광기(NIRSpec)를 활용해 추가 연구를 할 예정이다. 연구팀은 “이번에 발견된 별들은 ω켄타우리에 중간 질량 블랙홀이 있다는 최고의 증거를 제공한”“며 “이 결과는 다른 구상성단에서 중간질량 블랙홀을 찾는 게 타당할 수 있음을 시사한다”고 평가했다.
이원지 기자 news21g@etnews.com
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