우주 불꽃놀이 에너지와 물질 배출해주는 ‘은하 굴뚝’관측 [과학it슈]

[시선뉴스 이호] 21일 미국 로스앤젤레스 캘리포니아주립대학(UCLA)은 이 대학 천문·천체물리학 교수인 마크 모리스 박사가 수장으로 있는 연구팀이 유럽우주국(ESA)의 XMN-뉴튼과 찬드라 망원경으로 우리 은하 중심에 대해 750시간 분량의 X-선 자료를 분석한 결과 지구에서 약 2만8천광년 떨어진 우리 은하의 중심에서 벌어지는 우주 불꽃놀이의 에너지와 물질을 배출해주는 '굴뚝'같은 역할을 하는 구조가 처음으로 관측되었다고 밝혔다. 

이 은하 굴뚝은 초거대질량 블랙홀을 감싸고 있는 것으로 알려져 있으며 우리은하 중심에 위치하고 있는 '궁수자리 A*'의 남북 양쪽으로 거의 대칭에 가깝게 X-선을 방출하는 초고온의 플라스마 기둥을 형성하과 있는 것으로 알려졌다. 

이 굴뚝은 ‘궁수자리 A*’ 양쪽으로 블랙홀에서 약 160광년 떨어진 곳에서 시작돼 522광년에 걸쳐 형성되어 있으며 ‘궁수자리 A*’쪽으로 갈수록 온도와 밀도가 높아져 굴뚝 안의 에너지와 물질이 은하 중심에서 바깥으로 흘러나오는 것으로 관측되었다.

연구팀은 초거대질량 블랙홀이 주변의 가스와 먼지를 집어삼키면서 일부 물질을 바깥으로 배출하거나, 은하 중심에 있는 성단 내 초신성이 폭발하면서 생겼을 가능성이 있는 것으로 분석하고 있지만 아직 정확히 확인 된 바는 없다. 

‘궁수자리 A*’에서 시작된 굴뚝의 끝에는 감마선을 방출하는 거대한 '페르미 버블(Fermi bubble)'과 연결되어 있는데 이 버블은 은하의 중심에서 약 326광년 떨어진 곳에서 시작돼 거대한 모래시계 모양처럼 형성되어 있다. 버블은 양쪽으로 각각 2만5천광년에 걸친 공처럼 형성돼 있어 은하 자체에 버금갈 정도로 크며 그 안은 고속 입자로 채워져 있다.

이번 굴뚝의 관측은 우리 은하가 우주에 어떻게 거대한 버블을 만들고 있었는지를 알려주는 중요한 발견이다. 과학자들은 2010년 페르미버블을 관측하면서 우리 은하가 우주에 거대한 버블을 생성하고 있다는 사실은 알고 있었지만 어떤 방식으로 은하의 중심과 연결 되어 있는지는 확인하지 못했다. 하지만 이번 관측으로 인해 은하 굴뚝이 버블과 은하 중심을 직접 연결해 준다는 사실을 알게 된 것이다. 

폰티 연구원은 과학매체 '라이브 사이언스'와의 회견에서 "우리는 은하 중앙에서 강력한 플라즈마 배출을 분명하게 관측했으며, 이를 굴뚝으로 부르고 있다. 이 굴뚝은 은하 중심의 활동과 페르미 버블을 연결하는 배기파이프 역할을 한다"고 설명했다.

모리스 교수는 "은하의 에너지원이 별 생성을 촉발하기도 하고 차단하기도 한다. 은하 중심의 에너지가 어떻게 외곽으로 빠져나가는지 이해하는 것은 은하의 별 형성 시스템에 대한 통찰력을 제공해 줄 것“이라고 전했다.