초거대 블랙홀, 지구에 고에너지 빔 직접 발사

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NASA의 한 임무에서는 4억 광년 떨어진 곳에서 지구를 향해 고에너지 빔을 쏘는 초대질량 블랙홀을 관찰했습니다.

마카리안 421은 고에너지 빔을 시뮬레이션합니다. 사진: NASA/파블로 가르시아 — 마카리안 421은 고에너지 빔을 시뮬레이션합니다. 사진: *NASA/파블로 가르시아*

활동적인 초대질량 블랙홀은 강착원반이라 불리는 회전하는 물질 원반에 둘러싸여 있으며, 이 원반은 시간이 지남에 따라 블랙홀에게 "양분"을 제공합니다. 삼킬 수 없는 물질 중 일부는 극지방으로 전송된 후 거의 빛의 속도로 방출됩니다. 이 과정에서는 매우 밝고 에너지가 높은 전자기파가 생성됩니다. Live Science는 7월 30일에 NASA의 최근 발견처럼 빔이 지구를 직접 향하는 경우도 있다고 보도했습니다. 이를 블레이저라고 합니다.

마르카리안 421이라는 이름의 이 블레이저는 큰곰자리에 위치하고 있으며, 2021년 12월에 발사된 NASA의 영상 X선 편광 관측선(IXPE)을 통해 관측되었습니다. IXPE는 자기장의 방향을 나타내는 극성이라는 자기장의 특성을 살펴봅니다. 마르카리안 421의 제트의 편극은 입자가 가속되는 제트의 일부에도 꼬인 구조의 자기장이 있다는 것을 보여줍니다.

블레이저 빔은 수백만 광년에 걸쳐 우주로 뻗어 나가지만, 이를 생성하는 메커니즘은 아직 잘 밝혀지지 않았습니다. 그러나 이탈리아 우주국의 천체물리학자이자 연구팀 리더인 라우라 디 제수는 마르카리안 421 빔을 둘러싼 새로운 발견은 이 우주적 현상에 빛을 던지는 데 도움이 될 수 있다고 말했습니다.

활동적인 초대질량 블랙홀의 제트가 매우 밝은 주된 이유는 입자가 빛의 속도에 접근하면서 엄청난 에너지를 방출하고 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따라 행동하기 때문입니다. 블레이저 빔은 지구를 향해 발사되어 빛의 파장을 증폭시키고 주파수와 에너지를 모두 증가시켜 밝기가 더욱 향상됩니다. 이 두 가지 효과로 인해 결과적으로 나타나는 블레이저는 은하계의 모든 별에서 나오는 빛을 합친 것보다 더 밝을 수 있습니다. 이제 IXPE는 그 빛을 이용해 마카리안 421 광선의 중심에 있는 물리적 메커니즘을 매핑하고 빛나는 광선의 근원을 식별합니다.

IXPE 데이터 분석 결과, 첫 번째와 두 번째 관찰에서는 빔 편광이 0%로 떨어지는 것으로 나타났습니다. 연구팀은 회전하는 자기장이 코르크 뽑개와 비슷하다는 것을 발견했습니다. 광학, 적외선, 전파 등의 형태로 전자기파를 측정해도 빔의 안정성과 구조에는 영향을 미치지 않습니다. 이는 충격파가 마르카리안 421의 뒤틀린 자기장을 따라 전파된다는 것을 의미합니다. 이 새로운 발견은 뒤틀린 자기장이 빔 속 입자를 가속하는 충격파에 영향을 미친다는 가장 명확한 증거를 제공합니다.

연구팀은 마카리안 421에 대한 탐사를 계속하고, 비슷한 특징을 가진 다른 블레이저를 식별하여 이 현상의 메커니즘을 이해할 계획이다.

안캉 ( Live Science 에 따르면)

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