우주 거대 도시의 진화 비밀: 블랙홀의 역할

우주에는 거대한 은하 집단인 은하단이 존재하며, 이는 마치 우주의 거대한 도시와 같습니다. 이러한 은하단에는 별 생성을 멈춘 거대한 타원 은하들이 많이 존재하는데, 이들의 별 생성이 어떻게 중단되었는지는 오랫동안 천문학의 중요한 연구 주제였습니다. 최근 연구진은 제임스 웹 우주 망원경(JWST)을 이용하여 은하단의 조상 격인 원시 은하단을 관측했고, 이를 통해 초거대 질량 블랙홀(SMBH)이 별 형성을 늦추고 은하를 거대 타원 은하로 진화시키는 데 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈습니다.

 

거대 타원 은하와 블랙홀의 관계

은하가 어떻게 형성되고 성장을 완료하는지 이해하는 것은 천체 물리학의 핵심 과제 중 하나입니다. 은하단과 같이 우주에서 밀도가 높은 지역은 오래된 별들로 이루어진 거대하고 오래된 은하인 거대 타원 은하가 주를 이룹니다. 이러한 거대 타원 은하가 별 형성을 멈추는 메커니즘에 대해서는 여러 이론이 존재하지만, 초거대 질량 블랙홀이 핵심적인 역할을 할 수 있다는 이론이 주목받고 있습니다. 블랙홀에서 방출되는 강력한 에너지가 은하에 공급되는 가스를 억제하여 오늘날 보이는 거대 타원 은하의 형성을 유도할 수 있다는 것입니다.

 

제임스 웹 우주 망원경의 새로운 발견

이러한 배경 속에서 국제 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경의 데이터를 활용하여 110억 광년 떨어진 곳에 위치한 '스파이더웹 원시 은하단'이라는 고대 은하단의 거대 은하들을 조사했습니다. 연구팀은 JWST에 탑재된 근적외선 카메라를 통해 수소의 재결합선에 대한 고해상도 지도를 얻는 데 성공했습니다. 이 재결합선은 별 형성 및 초거대 질량 블랙홀의 활동을 나타내는 지표입니다.

 

 

블랙홀이 별 형성을 억제하다

자세한 분석 결과, 활동적인 초거대 질량 블랙홀을 가진 거대 은하에서는 별 형성의 징후가 나타나지 않았습니다. 이는 블랙홀이 은하의 성장을 심각하게 방해하고 있음을 의미합니다. 이러한 결과는 과거 초거대 질량 블랙홀의 활동이 거대 타원 은하의 형성과 관련 있다는 이론적 예측을 뒷받침합니다. 이번 연구를 이끈 와세다 대학의 시마카와 부교수는 “스파이더웹 원시 은하단은 우리 연구팀이 스바루 망원경 및 기타 시설을 이용하여 10년 이상 연구해 온 대상입니다.

새로운 JWST 데이터를 통해 그동안 쌓아온 은하 형성에 대한 이해와 예측에 대한 ‘질문에 답’할 수 있게 되었습니다.”라고 언급했습니다. 또한 그는 “이번 연구는 천상의 도시에서 초거대 질량 블랙홀과 은하의 공진화에 대한 우리의 이해를 넓히는 중요한 진전”이라고 덧붙였습니다. 이번 연구는 초거대 질량 블랙홀이 은하의 진화에 미치는 영향에 대한 중요한 통찰력을 제공하며, 우주 거대 도시의 형성과 진화 과정을 이해하는 데 중요한 발걸음을 내디뎠다고 할 수 있습니다.