먼 곳의 블랙홀이 기록적인 고에너지 제트를 방출

먼 은하계 내부의 초거대 블랙홀에서 반대 방향으로 뿜어져 나오는 두 개의 강력한 에너지 광선이 감지되었습니다. 이는 지금까지 발견된 이런 종류의 제트기 중 가장 큰 것으로, 우리 은하계 지름의 약 140배에 달합니다.

블랙홀은 지구에서 약 75억 광년 떨어진 은하의 중심부에 있습니다. 광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리로, 5.9조 마일(9.5조 킬로미터)입니다. 빛이 이동하는 데 걸리는 시간 때문에 먼 거리를 바라보는 것은 시간을 거슬러 올라가는 것과 같으며, 이러한 관찰은 우주가 현재 나이의 절반도 되지 않았을 때의 것입니다.

블랙홀은 중력이 너무 강해서 빛조차 빠져나갈 수 없는 엄청나게 밀도가 높은 물체입니다. 은하수를 포함한 대부분의 은하에는 중심부에 큰 블랙홀이 있습니다. 이 중 일부는 엄청난 중력으로 인해 가스, 먼지, 별과 같은 물질을 삼키면서 두 극에서 고에너지 입자와 자기장의 제트를 우주로 뿜어냅니다.

새로운 연구에서 기록된 두 개의 제트 구조는 네덜란드를 중심으로 한 안테나 네트워크인 LOFAR(저주파 배열) 전파 망원경을 사용했으며, 그 길이는 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 2,300만 광년에 이릅니다.

블랙홀 주변에서 일어나는 격렬한 사건으로 인해 발생하는 이러한 과열된 제트기는 전자와 양전자라고 하는 아원자 입자와 자기장으로 구성되어 있으며 거의 ​​빛의 속도로 이동합니다.

연구자들은 이 두 제트에 고대 그리스 신화의 거인의 이름을 딴 포르피리온(발음은 푸어-피어-이-안)이라는 별명을 붙였습니다. 포르피리온은 이런 제트의 이전 기록 보유자보다 약 30% 더 깁니다.

“포르피리온과 같은 제트 시스템은 빅뱅 이후 우주에서 발생한 가장 강력한 광경 중 하나로 보입니다.”라고 Nature 저널에 게재된 연구의 주저자인 Caltech 천체물리학자 마르틴 오이는 약 138억 년 전 우주를 시작한 사건을 언급하며 말했습니다.

“일반적인 이해는 제트가 자화된 물질이 회전하는 블랙홀에 떨어질 때 형성된다는 것입니다.” 영국 허트퍼드셔 대학교의 천체물리학자이자 연구 공동 저자인 마틴 하드캐슬이 덧붙여 말했습니다. “그것은 블랙홀로의 지속적인 물질 유입에 의해 유지되어야 하며, 1년의 물질당 1개의 태양 질량(태양의 질량) 정도입니다.”

육안으로는 볼 수 없는 이런 제트기는 처음에는 작게 시작하지만 시간이 지나면서 커집니다.

“우리는 블랙홀이 이런 제트를 생성할 수 있다는 사실을 꽤 오래 전부터 알고 있었습니다. 하지만 흥미로운 점은 이런 거대한 구조를 생성하려면 제트가 오랜 시간, 약 10억 년 동안 지속되어야 한다는 것입니다.” 하드캐슬 교수가 말했습니다.

포르피리온 제트는 태양과 같은 별의 수조 개에 해당하는 에너지를 방출하며, 본래 은하계를 훨씬 넘어선 곳까지 도달합니다.

“그것은 가장 파괴적인 우주 충돌 중에 방출되는 에너지와 같습니다. 예를 들어, 각각 수천 개의 은하를 포함하는 두 개의 은하계 군집이 합쳐질 때 발생하는 충돌과 같습니다.” 오에이 박사가 말했습니다.

“그것이 모 블랙홀에서 그렇게 멀리 뻗어 있다는 사실은 그것이 우주의 대규모 구조를 구성하는 것으로 알려진 은하계 그룹과 필라멘트 사이의 틈새인 우주 망의 공극으로 에너지, 입자, 자기장을 운반하고 있을 수 있다는 것을 의미합니다. 이것은 우리가 오늘날 우주에서 편재하는 자기장을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.”라고 하드캐슬 교수는 말했습니다.

연구자들은 이러한 제트기가 성간 공간의 가스를 가열하여 차가운 가스 구름이 필요한 새로운 별의 형성을 막을 수 있으며, 거주 가능한 행성에 피해를 줄 수 있다고 밝혔습니다.

현재 정지 상태인 우리 은하의 초거대 블랙홀에는 그런 제트기가 없습니다.

“중요한 발견은 블랙홀의 제트가 상황이 맞다면 우주의 주요 우주 구조, 즉 은하계 군집, 우주 필라멘트, 우주 공극만큼 커질 수 있다는 것입니다.” 오에이 박사가 말했습니다. “이것은 개별 블랙홀이 거주하는 은하계를 훨씬 넘어 확장되는 영향권을 가질 수 있다는 것을 의미합니다.”