Live Science 에 따르면, 하버드-스미스소니언 천체물리학 센터의 연구팀은 시뮬레이션을 통해 우리 태양 질량의 3,000억 배에 달하는 블랙홀을 만들어냈습니다.
이 시뮬레이션은 태양 질량의 100억 배에 달하는 은하 중심의 블랙홀의 기원을 찾기 위해 설계되었습니다. 과학자들은 알려진 초대질량 블랙홀 외에도, 때때로 인간이 상상할 수 있는 것보다 훨씬 더 큰 질량을 가진 초대질량 블랙홀을 발견하기도 합니다. 이러한 블랙홀은 종종 우주에서 가장 무거운 천체로 불립니다.
하버드-스미소니언 연구소에서 세 퀘이사 시스템의 조합을 시뮬레이션한 모습. (사진: 하버드-스미소니언 연구소)
대표적인 예로 2019년, 과학자들은 세 은하가 충돌하는 현상을 처음으로 관측했습니다. 이 현상은 중심부에 있는 초대질량 블랙홀들이 합쳐지는 궤도에 진입하면서 발생했습니다. 충돌은 지구에서 약 10억 광년 떨어진 항성계 SDSS J084905.51+111447.2에서 발생했습니다. 이 현상을 관측하기 위해 천문학자들은 지상 망원경과 우주 망원경을 모두 사용해야 했습니다.
하버드-스미소니언 연구팀은 ASTRID라는 고해상도 우주론 시뮬레이션을 사용하여 약 110억 년 전 우주가 탄생했을 당시의 진화를 모델링했습니다. 이 시뮬레이션에서 연구팀은 세 개의 은하가 합병하면서 초거대 블랙홀이 탄생하는 과정을 관찰했습니다. 각 은하에는 퀘이사가 존재했습니다. 퀘이사는 물질을 빨아들이고 모은 은하의 모든 별을 합친 것보다 더 밝은 복사를 방출하는 초거대 블랙홀입니다.
퀘이사 3개가 만나면 훨씬 더 큰 블랙홀을 형성하고, 합쳐진 물체가 초대질량 상태에 도달할 수 있게 하는 질량의 "광란"이 촉발됩니다.
연구팀을 이끈 웨잉 니 박사는 "우리는 우주의 '정오'에 삼중 퀘이사를 포함한 매우 희귀한 시스템을 발견했습니다. 이는 은하와 초대질량 블랙홀이 활동이 최고조에 달하기 약 110억 년 전입니다." 라고 말했습니다.
그는 "이 시스템은 초대질량 블랙홀에 의해 구동되는 세 개의 퀘이사로 구성되어 있으며, 각 블랙홀은 우리 은하의 질량의 10배입니다." 라고 덧붙였습니다.
항성계 SDSS J084905.51+111447.2에서 세 은하가 충돌하면서 충돌 경로에 있는 초대질량 블랙홀. (사진: NASA)
슈퍼컴퓨터 시뮬레이션에 따르면, 중심에 초대질량 블랙홀이 있는 세 개의 은하가 합쳐져 중심에 '초대질량' 블랙홀이 있는 하나의 은하가 생성되는 것으로 나타났습니다.
연구팀의 시뮬레이션에 따르면 삼중 퀘이사 합병은 1억 5천만 년 동안 지속되었고, 전체 시뮬레이션에서 가장 거대한 블랙홀이 만들어졌으며, 그 질량은 태양의 3천억 배에 달하고, 은하수의 모든 별을 합친 것보다도 컸습니다.
웨잉 니에 따르면, 삼중 퀘이사 시스템과 세 은하의 충돌이 결합된 현상은 극히 드뭅니다. 이는 과학자들이 이러한 현상을 감지하거나 그러한 사건에서 초거대 블랙홀의 형성을 관측하지 못한 이유를 설명합니다.
하버드-스미스소니언 팀의 연구 결과는 2022년 11월 30일 천체물리학 저널에 게재되었습니다.
Tra Khanh (출처: Live Science)
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