[헤럴드경제=이정아 기자] 마카리안 231로 알려져 있는 은하 UGC 8058에서 거대한 질량을 가진 두 개의 블랙홀이 발견됐습니다. 이 두 은하는 주변 물질을 집어삼키면서 엄청난 에너지를 내뿜으며 서로 가까이에서 휘감기고 있었는데요. 이 두 개의 블랙홀이 서로 충돌하고 다시 합쳐지는 과정을 거치면서 더 거대한 질량을 가진 하나의 블랙홀이 될 것으로 전망됩니다.

28일 미국 항공우주국(NASA)는 오클라호마 대학교 신위 다이 천체 물리학자와 중국 국립천문대의 유전 류 연구원이 지구로부터 6억 광년 떨어진 마카리안 231에서 이원 블랙홀을 발견했다고 밝혔습니다. 연구진은 나사의 허블우주 망원경을 사용해서 자외선복사를 발산하는 마카리안 231을 관측했습니다.

1969년 관측된 마카리안 231은 긴 중력파동 꼬리와 일그러진 외형을 가지고 있는데요. 이 은하의 중심부근에 강력한 퀘이사가 발견되면서 독특한 천체로 부각됩니다. 퀘이사란 블랙홀이 주변 물질을 집어삼키는 에너지에 의해 형성되는 거대 발광체인 ‘준성(準星)’입니다.

마카리안 231 중심에 있는 퀘이사 근처에서 발견된 두 개의 블랙홀 상상도 [사진=NASA, ESA, and G. Bacon]

연구진은 허블 우주망원경으로 마카리안 231 중심에 있는 퀘이사 가까이에서 방출되는 자외복사선을 관측했습니다. 이어 관측된 데이터를 바탕으로 스펙트럼을 분석했는데요. 이 과정에서 거대한 질량을 가진 블랙홀과 이보다 작은 크기의 블랙홀이 서로 휘감기며 존재한다는 사실을 확인할 수 있었습니다. “퀘이사에 맞먹는 밝기를 지닌 적외선 분출로 인해 이원 블랙홀을 시스템적으로 연구할 수 있는 새로운 길이 열렸습니다.” 류 연구원이 덧붙였습니다.

강력한 적외선을 복사하는 천체들은 많습니다. 그 에너지원으로 별들이 생성되면서 촉발시키는 폭발이 지목됩니다. 하지만 마카리안 231은 지속적인 에너지를 제공하는 주된 에너지원으로 밝은 적외선 뒤에 블랙홀이 숨겨져 있을 것이라는 분석이 많았습니다. 이에 따라 이번 관측은 마카리안 231에 은하핵이 존재한다는 점을 시사하는데요. 이 은하핵의 고리에서는 매년 100개가 넘는 태양 질량 정도의 별들이 생성되고 있는 것으로 분석됩니다.

“거대한 은하와 그 성단이 엄청난 에너지로 분출하고 흡수하면서 점점 더 거대한 질량을 가진 복잡한 시스템이 됩니다. 이원 블랙홀도 이런 은하의 분출 현상에 의해 만들어진 자연적인 결과입니다.” 다이 연구진이 말했는데요. 시간이 지나면 마카리안 231의 이원 블랙홀도 더 거대한 질량을 가진 하나의 블랙홀이 될 것으로 분석됩니다.

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