우리은하와 블랙홀에 대한 이야기

1. 우리 은하에 대한 설명

나선팔의 일부는 위성은하인 마젤란은하와 소마젤란 은하의 중력적 영향 때문에 위쪽으로 밀리고 구부러진다. 우리의 이웃 은하인 안드로메다 은하는 또한 이웃 위성 은하에 의해 추진되는 일부 팔의 구조가 심하게 왜곡되었다고 말한다. 각각의 위성들은 15억 년마다 우리 은하를 공전하는 은하와 마젤란 해류라고 불리는 수소 가스 띠에 의해 연결되어 있는데, 이것은 우리 은하에 비정상적으로 접근하는 동안 키노트 힘에 의해 형성된 것으로 여겨진다. 약 2억 년 전, 이 마젤란은하의 별들과 가스들이 이 통로를 통해 우리 은하로 끌려가고 있었고, 그것들은 점차 우리 은하로 사라지고 결국 우리 은하로 흡수될 것으로 예상되었다. 현재 크고 작은 마젤란은하는 불규칙은하로 분류되지만, 두 은하의 중심에는 희미한 막대구조가 관측되고 있다. 과거에는 정상이었지만 우리 은하의 강한 중력에 의해 구조가 해체됐고, 반대로 지금은 중력의 영향을 받아 정상 은하로 발전하는 단계에 있다고 하지만 그렇지 않다는 것이 확인됐다. 우리 은하는 주변의 작은 은하들을 지속적으로 흡수·합병하면서 과거보다 성장해 현재 상태에 이르렀다는 게 일반적인 의견이다. 과학자들은 우리 은하에 있는 별들의 공간 구조를 조사하는 동안 특이한 성단 운동("녹말 흐름"이라고 함)을 알게 되었고, 이는 우리 은하가 다른 은하를 잡아먹는 잔해라는 결론을 내리게 되었다.

2. 우리 은하의 구성

우리 은하 중심부에 존재하며 은하핵을 수직으로 공전하는 특이한 '내부 고리'와 최근 바깥쪽 후광에 존재하는 것으로 확인된 '외부 고리'(모노케로스 고리)들이다. 또 1999년 국내 연구진은 우리 은하에서 가장 큰 구상성단으로 알려진 센타우루스 오메가가 원래 왜소 은하의 핵이었으며, 우리 은하에 있는 200개 구상성단 중 최소 40%가 모두 핵이었을 것으로 추정했다. 우리 은하 주변에는 왜소은 하나 다른 왜소 은하들이 있다. 지구에서 25,000 광년 떨어진 큰 개자리 왜소 은하와 70,000 광년 떨어진 궁수자리 왜소 은하를 포함하여 적어도 두 개의 왜소 위성은하가 여전히 병합되고 있는 것으로 확인되었다. 최근 2005년 발견된 처녀자리 왜소 은하는 지구에서 약 3만 광년 떨어진 우리 은하를 통해 아래에서 위로 지나가는 것으로 밝혀졌지만, 이들이 새로운 왜소 은하 이은 지 궁수자리 왜소 은하의 잔해인지는 아직 명확하지 않다. 최근 컴퓨터 시뮬레이션 결과 처녀자리 왜소 은하는 과거 여러 차례 수직으로 통과한 것으로 나타났는데, 상당한 양이 있을 것으로 추정되는 우리 은하에 흡수되지 않고 중력을 이기는 암흑물질의 형태를 어떻게 유지했는지는 여전히 미스터리로 남아 있다.

 

3. 우리 은하계의 블랙홀

반면 우리 은하는 중심 블랙홀의 경우 약한 정상 상태 은하로 보이지만, 최근까지 블랙홀에서 격렬한 활동을 통해 외부로 엄청난 에너지를 방출하는 셰퍼트 은하와 같은 역할을 했다는 증거가 관찰돼 왔다. 2010년에는 은하수 중심에서 북쪽 처녀자리 방향으로 남쪽의 두루미까지 하늘의 절반 이상을 방출하는 거품 모양의 구조가 발견되었는데, 이는 과거에 중심에서 약 3,000광년 떨어진 공간의 중심에서 방출되는 감마선 파편 거품의 형성으로 인해 격렬한 반응이 있었음을 보여준다. 은하를 구성하는 별들은 나선팔 모양으로 은하 중심을 중심으로 회전한다. 이는 은하 중심부에 초대질량 블랙홀이 존재하기 때문으로 추측되며, 궁수자리 A*가 태양 질량의 약 450만 배로 추정되는 이 거대 블랙홀의 주요 후보이다. 또한 이 블랙홀 근처에는 태양보다 1,300배 더 많은 중간질량 블랙홀이 서로 공전하고 있다는 사실도 확인되었다. 이는 우리 은하가 과거에 다른 작은 은하들을 흡수했다는 것을 의미하며, 실제로 2002년 국내 연세대학교 연구팀이 '사이언스'에 발표한 논문은 우리 은하가 약 10억 년 젊어진 다른 은하와 충돌해 병합한다는 사실을 증명했다. 현재 수천 개의 별들이 은하 중심에서 불과 3.5광년 이내에 우리 은하 중심에 집중되어 있다는 증거가 있으며, 울프레이와 OB 별과 같은 100개의 거대한 별들이 최근 격렬한 별 형성을 목격했다는 증거가 있다. 이것은 이 별들의 폭발적인 생성이 불과 수백만 년 전에 일어났다는 것을 보여준다. 이 별들이 초신성으로 폭발할 때, 그것들은 은하 중심의 블랙홀에도 영향을 미치며, 제트 회전하는 블랙홀이 작용하기 시작한다.

 

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2023.02.04 - [우주] - 블랙홀의 의미와 블랙홀이 가진 성질과 구조