우주에서 가장 밝은 물체

우주에서 가장 밝은물체

우주에서 가장 밝은 물체, 수십 년 동안 숨어 있었다.

천문학자들은 우주에서 가장 밝게 알려진 물체를 발견했는데, 이 물체는 기록상 가장 빠르게 성장하는 블랙홀에 의해 구동되는 퀘이사라고 합니다. 이 퀘이사는 처음에는 별로 분류되었지만, 이제까지 눈에 잘 띄지 않게 숨어서 과학자들을 놀라게 했습니다. 퀘이사란 먼 고대 은하계의 빛나는 핵을 말합니다. 이들은 의심할 여지 없이 우주에서 가장 눈부신 물체로, 과학자들은 큰 은하계의 중심 엔진인 초거대 블랙홀이 이 현상을 촉진한다고 믿습니다. 유럽 남부 천문대의 초거대 망원경을 사용해 J0529-4351이라는 퀘이사를 관찰한 천문학자들은, 이 물체가 우리 태양계에서 너무 멀리 떨어져 있어 그 빛이 지구에 도달하는 데 120억년 이상이 걸렸다는 사실을 발견했습니다. 퀘이사를 구동하는 블랙홀은 하루에 태양 하나에 해당하는 양을 삼키며, 질량은 우리 태양의 약 170억 배에 달한다고 연구진이 밝혔습니다. 이 놀라운 발견에 대한 세부 사항은 Nature Astronomy 저널에 게재되었습니다. 이번 연구의 주요 저자인 호주 국립 대학교 과학 대학의 부교수 Christian Wolf는 "놀라운 성장 속도는 또한 빛과 열의 엄청난 방출을 의미합니다."라며 "그래서 이것은 또한 우주에서 가장 빛나는 것으로 알려진 물체이기도 합니다. 우리 태양보다 500조 배 더 밝다."라고 말했습니다. 천문학자들은 퀘이사와 같은 먼 곳에 있는 초거대 블랙홀이 은하의 형성과 진화 등 우주 초기에 대한 주요 질문에 답할 수 있기 때문에, 미래에 새로운 장비와 관측소를 사용하여 이러한 물체를 더욱 연구하고자 합니다.

 

블랙홀, 우주의 거대한 에너지원

블랙홀의 강력한 중력은 물질을 천체 쪽으로 끌어당기는 과정에서 에너지를 발생시켜 빛을 만들어냅니다. 이런 눈부신 복사현상은 블랙홀의 강착 원반에서 발생하는데, 이는 물질이 소모되기 전에 블랙홀 주변에 모이는 고리를 말합니다. 울프 교수는 "온도가 섭씨 10,000도(화씨 18,032도)에 달하고 곳곳에 번개가 치며, 바람이 너무 빨리 불어 지구를 1초 만에 돌릴 정도로 거대한 자기 폭풍 세포처럼 보인다."라고 설명했습니다. 천문학자들은 놀라울 정도로 빛나는 퀘이사를 발견하는 것이 빠르게 성장하는 초대질량 블랙홀의 존재를 의미한다고 믿습니다. 이 중에서도 J0529-4351은 두 가지 측면 모두에서 가장 인상적입니다. 연구 공동저자인 호주 국립 대학교 천문학 및 연구 학교의 박사 과정 학생 사무엘 라이는 "이 모든 빛은 직경이 7광년에 달하는 뜨거운 강착 원반에서 나옵니다. 이것은 분명히 우주에서 가장 큰 강착 원반이 틀림없습니다."라고 말했습니다.

눈 앞에 있었던 퀘이사, 수십 년 동안 숨어 있었다.

울프 교수는 J0529-4351이 세운 기록이 깨질 수 있을지 확신하지 못한다고 말했습니다. 다른 연구팀은 허블 우주 망원경을 통해 2019년에 태양 600조 개만큼 밝은 퀘이사를 발견했지만, 이 물체의 광도는 중력 렌즈라는 현상에 의해 강화되었습니다. 중력 렌즈는 은하단이 먼 우주에 있는 물체를 확대하는 데 도움이 되는 현상입니다. 처음 발견한 연구자에 따르면, J043947.08+163415.7이라는 퀘이사의 실제 광도는 약 11조 개의 태양에 더 가까울 것으로 추정됩니다. 퀘이사의 최초 발견은 1980년에 이루어졌습니다. 유럽 남부 천문대의 슈미트 남방 천문 측량을 통해 처음으로 이미지에 포착되었지만, 당시에는 퀘이사로 인식되지 않았습니다. 호주 국립 대학교 천문학 및 천체 물리학 연구 대학의 연구원이자 공동 저자인 크리스토퍼 온켄 박사는 "우리가 이미 약 백만 개의 덜 인상적인 퀘이사를 알고 있는 오늘까지 이것이 알려지지 않았다는 것은 놀라운 일입니다. 그것은 지금까지 문자 그대로 우리의 얼굴을 바라보고 있었습니다."라고 말했습니다. 이는 우주의 거대한 규모와 우리의 지식의 한계를 보여주는 한 가지 예일 수 있습니다.

 

퀘이사 찾기, 불완전한 과학의 도전

퀘이사를 찾기 위한 대규모 하늘 조사는 중요한 방법이지만, 이 과정은 불완전한 과학의 한 부분입니다. 이런 대규모 조사에서 생성된 거대한 데이터 세트는 종종 분석을 위해 기계 학습 모델에 입력되어야 합니다. 그러나 소프트웨어는 기존 데이터에 대해 훈련받았기 때문에, 컴퓨터 모델은 알려진 물체와 유사하게 보이는 퀘이사 후보만을 선택하게 됩니다. 새롭게 발견된 퀘이사는 과거에 관찰된 것보다 더 밝을 수 있습니다. 이 경우, 컴퓨터 모델은 그 물체를 근처의 밝은 별로 분류하고 배제할 수 있습니다. 이런 오류는 2022년 6월, 유럽 우주국의 가이아 위성 데이터를 분석하는 자동화된 프로그램이 J0529-4351을 별로 분류했을 때 처음 발생했습니다. 그러나 천문학자들은 2023년 호주국립대학교 사이딩 스프링 천문대에서 2.3m 망원경을 사용하여 이 물체를 관찰하고, 이 물체가 퀘이사라고 결론을 내렸습니다. 이 팀은 블랙홀의 세부 사항, 특히 그 무거운 질량을 확인하기 위해 칠레 아타카마 사막의 강력한 초대형 망원경으로 관측을 진행했습니다. 울프 교수는 "개인적으로 저는 추격전을 좋아합니다."라며 "하루에 몇 분씩 보물찾기를 하면서 다시 어린아이가 된 기분을 느끼게 되고, 이제는 그 이후로 배운 모든 것을 테이블 위에 올려놓습니다."라고 말했습니다. 이는 천문학이라는 분야의 도전과 설레임을 잘 보여주는 말이라고 생각합니다.