천문학자들은 블랙홀이 모은 은하를 '굶겨 죽이는' 것을 감지했습니다.

천문학자들은 NASA/ESA 제임스 웹 우주 망원경을 사용하여 초거대 블랙홀이 새로운 별을 형성하는 데 필요한 연료를 모은 은하에 공급하지 못해 고갈될 수 있다는 것을 확인했습니다.

케임브리지 대학이 공동으로 이끄는 국제 팀은 웹을 사용하여 빅뱅 이후 약 20억 년 후, 초기 우주의 은하수와 비슷한 크기의 은하를 관찰했습니다. 대부분의 대형 은하와 마찬가지로 중심에 초거대 블랙홀이 있습니다. 그러나 이 은하는 본질적으로 '죽었습니다'. 새로운 별을 형성하는 것을 거의 멈췄습니다.

"이전 관찰에 따르면, 우리는 이 은하가 켄칭된 상태라는 것을 알았습니다. 크기에 비해 별을 많이 형성하지 않고 있으며, 블랙홀과 별 형성의 끝 사이에 연관성이 있을 것으로 예상합니다." 케임브리지 카블리 우주론 연구소의 공동 수석 저자인 프란체스코 드유제니오 박사가 말했습니다. "하지만 웹이 있기 전까지는 이 은하를 충분히 자세히 연구하여 그 연관성을 확인할 수 없었고, 이 켄칭된 상태가 일시적인지 영구적인지 알 수 없었습니다."

공식 명칭은 GS-10578이지만, 이를 자세히 관찰하기로 결정한 동료의 이름을 따서 '파블로 은하'라는 별명이 붙은 이 은하는 우주의 초기 단계에 비하면 엄청나게 거대합니다. 총 질량은 태양 질량의 약 2,000억 배이고, 대부분의 별들은 125억 년에서 115억 년 전에 형성되었습니다.

"초기 우주에서 대부분 은하계는 많은 별을 형성하고 있기 때문에 이 시기에 그렇게 거대한 죽은 은하계를 보는 것은 흥미롭습니다." 공동 저자이자 카블리 우주론 연구소의 로베르토 마이올리노 교수가 말했다. "이렇게 거대한 크기에 도달할 시간이 충분했다면 별 형성을 멈춘 과정이 비교적 빨리 일어났을 가능성이 큽니다."

연구자들은 웹을 사용하여 이 은하가 초당 약 1,000km의 속도로 대량의 가스를 방출하고 있다는 것을 발견했는데, 이는 은하의 중력을 벗어날 만큼 빠른 속도입니다. 이 빠르게 움직이는 바람은 블랙홀에 의해 은하에서 '밀려나가고' 있습니다.

다른 블랙홀이 있는 은하와 마찬가지로 '파블로 은하'는 뜨거운 가스의 빠르게 흘러나오는 바람을 가지고 있지만, 이 가스 구름은 가늘고 질량이 거의 없습니다. 웹은 이전 망원경으로는 볼 수 없었던 새로운 바람 성분의 존재를 감지했습니다. 이 가스는 더 차갑기 때문에 밀도가 더 높고, 가장 중요한 것은 빛을 전혀 방출하지 않습니다. 뛰어난 감도를 가진 웹은 이 어두운 가스 구름을 볼 수 있는데, 그 이유는 가스 구름이 뒤에 있는 은하에서 나오는 빛을 일부 차단하기 때문입니다.

은하에서 방출되는 가스의 질량은 은하가 새로운 별을 계속 형성하는 데 필요한 것보다 큽니다. 본질적으로 블랙홀은 은하를 굶겨 죽이고 있습니다. 결과는 저널 Nature Astronomy 에 보고되었습니다 .

"우리는 범인을 찾았습니다."라고 D'Eugenio가 말했습니다. "블랙홀은 이 은하계를 죽이고 휴면 상태로 유지하는데, 은하계가 새로운 별을 형성하는 데 필요한 '음식'의 공급원을 차단하기 때문입니다."

이전의 이론 모델에서는 블랙홀이 은하에 이러한 효과를 미친다는 것을 예측했지만, 웹 이전에는 이 효과를 직접 감지할 수 없었습니다.

이전 모델에서는 별 형성의 종말이 은하에 격렬하고 난류적인 영향을 미쳐 그 과정에서 은하의 모양이 파괴된다고 예측했습니다. 하지만 이 원반 모양 은하의 별은 여전히 ​​질서 있게 움직이고 있어 항상 그런 것은 아니라는 것을 시사합니다.

"우리는 블랙홀이 은하에 엄청난 영향을 미친다는 것을 알고 있었고, 아마도 블랙홀이 별 형성을 멈추는 것은 흔한 일이지만, 웹이 나오기 전까지는 이를 직접 확인할 수 없었습니다." 마이올리노가 말했다. "웹이 초기 우주와 그것이 어떻게 진화했는지 연구하는 우리의 능력 측면에서 엄청난 도약을 이룬 또 다른 방법입니다."

은하계의 가장 차갑고 어두운 가스 성분을 표적으로 삼은 아타카마 대형 밀리미터-서브밀리미터 배열(ALMA)을 통한 새로운 관측을 통해, 이 은하계에 별 형성에 필요한 연료가 여전히 숨겨져 있는지, 그리고 은하계를 둘러싼 영역에 있는 초거대 블랙홀이 어떤 영향을 미치는지에 대해 더 많은 정보를 알 수 있을 것입니다.

이 연구는 영국 왕립학회, 유럽 연합, 유럽 연구 위원회, 영국 연구 혁신(UKRI) 산하 과학기술시설위원회(STFC)의 지원을 받아 진행되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/09/240916115510.htm