은하 핵의 폭발로 우주에 거대한 엑스레이와 전파버블이 남았다.
15개의 은하수가 나란히 정열한 것과 같다.

 

 "불가능한" 폭발

천문학자들이 오피우커스 은하단에서 X-선 과 방사선에서 나오는 가장 거대한 폭발 흔적을 발견했다. 빅뱅 이후 가장 활발한 폭발이다. 아마 초대형 블랙홀이 은하의 중심에서 폭발했을 때 시작되었을 것으로 추측된다. 연구원들 조차도 이 폭발의 규모에 놀랐다. 지금까지 불가능한 것으로 생가됐기 때문이다.

▲ 파란 베일은 Ophiuchus 은하단의 거대한 폭발에서 남은 거대한 전파 버블의 일부를 보여준다. © X- 선 : NASA / CXC / 해군 연구소, Giacintucci, S .; XMM : ESA / XMM; 라디오 : NCRA / TIFR / GMRTN; 적외선 : 2MASS / UMass / IPAC-Caltech / NASA / NSF

은하단 오피우커스는 우리로부터 약 3억 6천만 광년 떨어져 있으며, 은하 외에 고에너지 은하계 플라즈마도 포함한다. X선에서 클러스터는 하늘에서 두 번째로 밝은 X선 소스로 빛난다. 이 은하단의 중심은 이 X-ray 조명에서 더 시원하고 조밀한 영역에 의해 인식될 수 있다.

수수께끼의 거품

이미 몇 년 전 천문학자들은 Chandra X-ray 망원경에서 이상한 것을 발견했다.
복사 플라즈마의 일부는 크고 속이 빈 기포가 고 에너지 가스를 밀어내는 것처럼 가장자리에서 오목하게 움푹 파여 있다. 예를 들어, 활성 은하핵 (AGN)에 있는 블랙홀이 분화를 경험한 경우 플라즈마에 이러한 구멍이 발생할 수 있다.

최대 15개 은하수가 나란한 것과 같은 크기

그러나 무엇이 거대한 거품을 남길 수 있었을까?
이를 조사하기 위해 Giacintucci와 그의 팀은 미국의 초대형 안테나, 호주의 Murchison Widefield Array 및 인도 Giant Metrewave Radio Telescope를 포함한 강력한 무선 망원경 배터리를 사용하여 수수께끼의 지역을 다시 한번 목표로 삼았다.

놀라운 결과, 플라즈마의 움푹 들어간 흔적은 거대한 무선 소스의 일부로 밝혀졌으며, 15개의 은하수가 나란히 정열한 것과 같다. NASA의 고다르드 스페이스 비행센터(Goddard Space Flight Center)의 공동저자 맥심 마르케비치(Maxim Markevitch)는 "무선 데이터는 장갑에 손을 넣는 것처럼 X-선 데이터에 맞다"라고 말한다. "전례 없는 분화가 있었을 것이다.“

"극단적인 측정값"

전파의 세부 사항에서 천문학자들은 이 발생이 이전에 알려진 것보다 훨씬 뛰어나야 한다고 결론지었다. Giacintucci와 그의 동료들은 “오피우커스의 기포(버블)는 에너지 측면에서 극단적인 이상치인 AGN 발생을 필요로 한다. 그것은 은하단의 전형적인 것보다 1배 더 높아야 하며 이전 기록 보유보다 5배 더 활력이 있어야 한다.”고 보고한다.

은하 중심에서 초거대 블랙홀 폭발이 가장 가능성 있는 설명으로 보인다.
연구원들은 “X-선 버블과 거대한 전파버블의 공간적 일치성은 놀랍고 강력한 AGN 발생의 화석을 발견했다는 것을 강력하게 시사한다. Curtin University의 공동저자 Melanie Johnston-Holitt는 다음과 같이 덧붙였다. “우리는 이전에 은하의 중심에서 분화를 보았지만 실제로는 엄청나다. 우리는 왜 그렇게 거대한지 모른다.”그러나 연구원들은 이 폭발로 인한 충격파가 적어도 2억 4천만 년 동안 은하단을 통해 퍼져나가고 있다고 추측한다.

▲ NASA의 찬드라 엑스레이 망원경은 폭발의 첫 징후를 발견했다. © NASA / CXC / NGST

수수께끼는 여전히 남아

폭발로 인해 전례 없는 에너지가 방출되었을 뿐만 아니라 다른 측면에서도 퍼즐이 풀렸다.
첫째, 이 분출을 야기할 수있는 은하핵은 이제는 조용하고 방사선이나 입자에서 나오는 분출이 없다. “그러나 이 AGN은 과거에 훨씬 더 활동적이었을 수 있다.”라고 연구원들은 강조한다.

▲ Ophiuchus 은하단 중심의 X- 레이 (자주색)와 방사선 (파란색)의 합성 이미지. © NASA / CXC / NGST

지금까지 단 한 번의 폭발버블가 발견되었다는 사실이 있다.
일반적으로 AGN 폭발은 은하핵의 양쪽에 대칭 분출과 전파기포를 만든다.
지아킨투치(Giacintucci)와 그의 동료들은 “우리는 물체가 밀도가 낮은 우주 매질에 들어갔다가 완전히 희미해졌다고 생각한다. 또한 은하단의 핵심이 어떻게 극한의 폭발에서 살아남을 수 있었는가에 대한 의문도 있다. 천문학자들은 “AGN 발생으로 중심이 조각난 클러스터가 있다”고 말했다. 분명히 이것은 오피우커스(Ophiuchus) 클러스터의 경우가 아니다.

일회성 폭발일까?

이러한 질문에 관계없이 천문학자들은 과거에도 거대 폭발이 우주에서 있었을 것이라고 생각한다. 과학자들은 “이 거대한 화석 전파 소스는 은하단의 고감도 저주파 조사로 앞으로도 발견될 완전히 새로운 종류의 초기 소스의 예일 수 있다.”고 말한다.

The Astrophysical Journal, 2020; doi:
출처 : 국제 전파 천문학 센터
(ICRAR: International Centre for Radio Astronomy Research)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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