암흑물질이 초대질량 블랙홀을 고에너지 퀘이사로 변화시키는 과정은 역사 전반에 걸쳐 발생해 왔으며, 과거 우주의 진화에 영향을 미쳤습니다. 모든 은하의 중심에는 초대질량 블랙홀이 있습니다. 이 블랙홀은 일정 크기를 초과하면 활성화되어 다량의 방사선을 방출하는데 이를 퀘이사라고 합니다. 이러한 퀘이사의 활성화는 은하 주변에 존재하는 거대한 암흑물질 할로(DMH)에 기인하는 것으로 생각됩니다. DMH는 물질을 은하 중심으로 끌어당기고 블랙홀에 에너지를 제공합니다.
도쿄대학교 연구팀은 주변 암흑물질 헤일로의 영향을 받는 퀘이사가 우주 역사 전반에 걸쳐 일관된 활성화 패턴을 가지고 있다는 사실을 발견했습니다. 이 연구는 블랙홀의 형성과 성장, 그리고 우주의 더 넓은 진화에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.
도쿄 대학의 과학자들을 포함한 연구팀은 처음으로 수백 개의 고대 퀘이사를 조사한 결과 이러한 행동이 역사 전반에 걸쳐 놀랍도록 일관된다는 사실을 발견했습니다. 우주의 일생 동안 많은 대규모 과정이 변하기 때문에 이것은 놀라운 일입니다. 따라서 퀘이사의 활성화 메커니즘은 전체 우주의 진화에 영향을 미칠 수 있습니다.
암흑물질 후광 측정
암흑물질 후광의 질량을 측정하는 것은 쉽지 않습니다. 암흑물질은 찾기 힘든 것으로 악명 높은 물질이며, 암흑물질의 실제 특성이 아직 알려지지 않았기 때문에 "물질"이라는 단어는 그것을 설명하는 과장된 표현이 아닙니다. 우리는 은하와 같은 대규모 구조에 대한 중력 영향 때문에 그것이 존재한다는 것을 알고 있습니다. 따라서 암흑물질은 사물에 대한 중력 영향을 관찰함으로써만 측정할 수 있습니다. 여기에는 암흑 물질이 물체를 끌어당기거나 물체의 움직임에 영향을 미치는 방식이나 암흑 물질과 같은 영역 뒤에 있는 물체의 렌즈 효과(빛의 휘어짐)가 포함됩니다.
더 멀리 떨어져 있고 오래된 현상에서 나오는 빛은 매우 희미할 수 있기 때문에 이러한 문제는 더 먼 거리에서 더욱 커집니다. 하지만 그럼에도 불구하고 천문학부의 카시와가와 노부게(Nobuge Kashiwagawa) 교수와 그의 팀은 천문학의 오랜 질문인 블랙홀은 어떻게 태어나고 어떻게 성장하는가에 대한 답을 찾으려는 노력을 멈추지 않았습니다.
연구자들은 특히 모든 은하의 중심에 존재하는 가장 큰 종류의 블랙홀인 초대질량 블랙홀과 관련된 질문을 탐구하는 데 열중하고 있습니다. 일부 초거대 블랙홀이 너무 커서 극도로 강력한 물질 제트나 방사선 공을 방출하기 시작한다는 사실이 아니었다면 이를 연구하는 것은 매우 어려울 것입니다. 두 경우 모두 우리가 퀘이사라고 부르는 것이 됩니다. 이 퀘이사는 매우 강력해서 현대 기술을 사용하면 먼 거리에서도 관찰할 수 있습니다.
연구결과 및 의의
Baichuan은 다음과 같이 말했습니다. "우리는 약 130억 년 전에 우주의 활성 블랙홀을 둘러싸고 있는 암흑 물질 후광의 전형적인 질량을 처음으로 측정했습니다. 우리는 퀘이사의 DMH 질량이 태양 질량의 약 10조 배로 매우 안정적이라는 것을 발견했습니다. 우리는 이미 퀘이사 주위의 새로운 질량을 측정했습니다. DMH는 이전 퀘이사에서 볼 수 있는 것과 놀랍도록 유사한 측정을 수행했습니다. 이는 활성화되는 것으로 보이는 특징적인 DMH 질량이 있음을 보여주기 때문에 흥미롭습니다. 수십억 년 전이건 지금이건 퀘이사는 마찬가지다."
멀리 떨어져 있는 퀘이사는 오래 전에 퀘이사를 떠난 빛이 퍼져나가고, 중간 물질에 의해 흡수되고, 우주의 장기적인 팽창으로 인해 거의 보이지 않는 적외선 파장으로 늘어나기 때문에 희미하게 보입니다. 따라서 Hashikawa와 그의 팀은 2016년부터 다양한 장비를 사용하여 하늘을 조사하기 시작했으며, 그 중 가장 중요한 것은 미국 하와이에 있는 일본의 Subaru 망원경입니다.
가시와카와 교수는 "업그레이드된 스바루 망원경은 이전보다 더 멀리 볼 수 있지만 국제 관측 프로젝트를 확대하면 더 많은 것을 배울 수 있다"며 "미국의 베라-C-루빈 천문대와 올해 발사된 유럽연합의 우주 유클리드 위성도 더 넓은 범위의 하늘을 스캔하고 퀘이사 주변의 더 많은 DMH를 발견할 것"이라고 말했다. 우리는 은하와 초대질량 블랙홀의 관계를 더 완전히 이해할 수 있다. 이는 블랙홀이 어떻게 형성되고 성장하는지 이해하는 데 도움이 될 수 있다."