AI가 생성한 블랙홀 제트 이미지. 블랙홀 제트는 초대질량 블랙홀 주변 지역에서 방출되는 강력한 입자 및 자기장의 흐름입니다. 종종 수십만 광년에 걸쳐 있는 이러한 제트는 은하간 매체에 에너지를 주입하여 은하 주변 환경을 형성하는 데 중요한 역할을 합니다. 이는 은하의 성장, 물질의 분포, 우주 거미줄 내 자기장에 영향을 미칠 수 있습니다.
이제 연구자들은 지금까지 가장 큰 것을 발견했습니다.
너무 커서 물리학 책을 바꿔야 합니다
새로 발견된 블랙홀 구동 제트의 범위는 7메가파섹, 즉 2,300만 광년이 넘습니다.
Caltech 박사후 연구원이자 새로운 Nature의 주요 저자인 Martijn Oei는 "이 쌍은 단지 태양계나 은하수의 크기가 아닙니다. 우리는 총 140개의 은하수 직경에 대해 이야기하고 있습니다."라고 말합니다. 결과를 보고하는 논문. “은하는 이 두 번의 거대한 폭발에서 작은 점일 것입니다.”
이 거대 구조물의 이름은 그리스 신화에 나오는 거인의 이름을 따서 포르피리온(Porphyrion)으로 명명되었습니다. 총 전력 출력은 태양 수조 개에 맞먹으며, 멀리 떨어진 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀의 위와 아래에서 발사됩니다.
포르피리온을 특히 주목할 만한 이유는 크기뿐 아니라 일관성 때문입니다. 구조는 북쪽 엽, 핵, 남쪽 제트로 구성되어 있으며 양쪽 끝에 핫스팟이 있으며 모두 매우 안정적입니다. 시스템의 핵심은 물질을 활발히 축적하고 제트에 동력을 공급하는 초대질량 블랙홀을 품고 있는 은하에 고정되어 있습니다. 이 구조의 발견은 우주가 진화하는 동안에도 그러한 제트기가 어떻게 우주 거리에 걸쳐 무결성을 유지할 수 있는지에 대한 새로운 질문을 제기합니다.
국제 LOFAR 망원경(ILT)과 거대 미터파 전파 망원경(uGMRT)을 사용한 관찰을 바탕으로 한 이번 발견은 너무나 놀라워서 천체물리학자들이 우주 규모의 블랙홀 에너지 전달과 제트의 안정성에 관한 한계를 다시 생각하게 만듭니다.
수십 년 동안 천문학자들은 이러한 우주 제트를 연구해 왔으며, 그 중 다수는 몇 메가파섹(Mpc) 크기 범위 내에 속합니다. 그러나 지금까지 가장 오래 알려진 제트 구조는 약 5Mpc로 끝났습니다. 7Mpc에 달하는 포르피리온의 발견은 제안된 한계를 뛰어넘는 것입니다.
이 제트기는 우주에 중요할 수 있습니다
제트기는 우리 우주(현재 138억 년)의 나이가 "단지" 63억 년이었던 때부터 만들어졌습니다. 그 기간 동안 우주는 오늘날보다 더 조밀하고 격동적이었습니다. 따라서 제트기가 이렇게 커지고 오래 지속되었다는 사실은 더욱 놀랍습니다.
이는 이러한 거대한 제트 시스템이 초기 우주의 은하 형성에 영향을 미쳤을 수도 있음을 시사합니다.
“천문학자들은 은하계와 중심 블랙홀이 함께 진화한다고 믿고 있으며, 이것의 핵심 측면 중 하나는 제트가 호스트 은하계와 근처의 다른 은하계의 성장에 영향을 미치는 엄청난 양의 에너지를 퍼뜨릴 수 있다는 것입니다.”라고 Caltech의 천문학 및 데이터 과학 교수인 공동 저자 George Djorgovski는 말합니다. "이 발견은 그 효과가 우리가 생각했던 것보다 훨씬 더 멀리까지 확장될 수 있음을 보여줍니다."
심지어 이러한 제트가 너무 많다는 사실(이것은 일련의 블랙홀 제트 중 가장 최근에 발생한 것일 뿐임)도 연구자들을 놀라게 했습니다. 10,000대가 넘는 거대한 제트기로 이루어진 이 엄청난 인구는 유럽의 LOFAR(낮은 주파수 ARray) 전파 망원경을 사용하여 발견되었습니다.
이번 연구의 제2저자이자 영국 하트퍼드셔대학교 천체물리학 교수인 마틴 하드캐슬(Martin Hardcastle)은 “캠페인을 시작하기 전에는 거대 제트기가 알려졌지만 그 수가 그렇게 많을 줄은 몰랐다”고 말했다. "보통 LOFAR의 넓은 시야와 확장된 구조에 대한 매우 높은 감도의 조합과 같은 새로운 관측 기능을 얻을 때 우리는 새로운 것을 발견하지만 이러한 물체가 너무 많이 나타나는 것을 보는 것은 여전히 매우 흥미로웠습니다."
LOFAR의 핵심. Wiki Commons를 통한 이미지. 일반 사람들이 이 연구에 도움을 주었습니다
이러한 대규모 유출에 대한 검색에는 기계 학습 알고리즘과 하늘에서 대규모 전파 방출을 검색하는 시민 과학자들의 공동 노력이 결합되었습니다. 이번 발견을 주도한 팀은 ILT의 북쪽 하늘 조사 데이터를 체계적으로 분석하여 결국 포르피리온을 발견했습니다.
이 모든 것에도 불구하고, 발견되기를 기다리는 제트기가 훨씬 더 많을 수도 있습니다. 어쩌면 더 큰 제트기일 수도 있습니다.
알려진 제트 인구에 기초한 통계 모델링은 감지 가능한 Mpc 규모 유출의 수가 훨씬 더 많을 수 있음을 시사합니다. 향후 전파 조사를 통해 감도가 향상되면 천문학자들은 이러한 거대한 구조를 더 많이 발견하여 우주 진화에 대한 이해를 더욱 넓힐 수 있습니다.
Oei는 “우리는 빙산의 일각을 보고 있을지도 모릅니다.”라고 말합니다. "우리의 LOFAR 조사는 하늘의 15%만을 조사했습니다. 그리고 이 거대한 제트기의 대부분은 발견하기 어려울 가능성이 높기 때문에 우리는 이 거대 제트기들이 훨씬 더 많이 있을 것이라고 믿습니다."
더 강력한 망원경이 곧 등장하면 훨씬 더 크고 에너지가 넘치는 유출이 발견될 것으로 예상할 수 있으며, 이는 우주 웹과 이를 형성하는 힘의 신비를 더욱 밝혀줄 것입니다.
이 연구는 Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-07879-y에 게재되었습니다.
