천문학자들이 지금까지 발견된 것 중 가장 큰 블랙홀, 즉 태양 질량의 360억 배에 달하는 블랙홀을 발견했습니다. 이 거대한 블랙홀은 지구에서 약 50억 광년 떨어진 우주의 말굽은하(Horseshoe Galaxy) 중심에 위치하고 있으며, 그 질량은 우리 은하계 중심에 있는 블랙홀의 거의 10,000배에 달합니다.
포츠머스 대학과 브라질 리오그란데두술 연방 대학의 과학자들이 공동 연구에 참여해 왕립천문학회 월간지에 게재되었습니다.
우주 말굽형 은하들은 더 먼 은하로부터 오는 빛을 굴절시키는 거대한 질량으로 유명합니다. 이 현상은 아인슈타인의 고리로 알려져 있으며 은하의 이름이 유래된 곳입니다.
연구자들은 이 크기의 초거대 블랙홀이 일반적으로 시간이 지남에 따라 합쳐진 여러 개의 작은 은하의 잔재인 화석 은하군으로 알려진 우주에서 가장 큰 은하에서 발견된다고 믿습니다. 우주 말굽 은하군은 이 은하단에서 유일하게 살아남은 밝은 은하로, 이는 과거에 다른 은하계를 집어삼켰음을 암시합니다.
블랙홀의 질량을 측정하기 위해 천문학자들은 두 가지 기술을 사용합니다. 첫 번째는 은하의 중력이 지나가는 빛을 어떻게 휘게 하는지를 연구하는 중력 렌즈입니다. 두 번째는 블랙홀 근처 별의 속도와 운동 패턴을 분석하는 항성 운동학입니다.
우주 말굽은 두 은하가 정확히 정렬되어 형성된 렌즈형 은하인 아인슈타인 고리의 가장 좋은 예 중 하나입니다.
일반적으로 별의 움직임을 추적하는 것은 블랙홀의 질량을 측정하는 가장 신뢰할 수 있는 방법이지만, 이 방법은 아주 멀리 떨어진 은하에서는 덜 효과적입니다. 항성 운동학과 중력 렌즈를 결합함으로써 팀은 평소보다 더 먼 거리에서 블랙홀의 질량을 측정할 수 있었습니다.
포츠머스 대학교 교수이자 논문 저자 중 한 명인 토머스 콜렛(Thomas Collette)은 "이것은 지금까지 발견된 10개의 가장 거대한 블랙홀 중 하나이며 아마도 가장 거대한 블랙홀일 것"이라고 말했다.
콜레트는 블랙홀 질량을 측정하는 대부분의 방법은 간접적이고 종종 불확실성이 있기 때문에 과학자들은 어떤 블랙홀이 가장 큰지 확실히 아는 경우가 거의 없다고 설명했습니다. "그러나 우리의 새로운 방법 덕분에 우리는 이 블랙홀의 질량에 대해 더 큰 확신을 갖게 되었습니다."라고 그는 말했습니다.
블랙홀은 현재 휴면 상태이므로 새로운 물질을 적극적으로 축적하지 않고 있어 그 발견이 더욱 놀랍습니다. UFRGS의 수석 조사관인 카를로스 멜로(Carlos Melo)는 "이번 발견은 휴면 블랙홀, 즉 관찰 당시 물질을 적극적으로 축적하지 않은 블랙홀에 대해 이루어졌습니다."라고 말했습니다. "그것의 탐지는 엄청난 중력과 주변 환경에 미치는 영향에 전적으로 의존합니다."
Mello는 그들의 방법이 과학자들이 침묵하더라도 우주의 다른 숨겨진 초거대 블랙홀을 발견하고 측정하는 데 도움이 될 수 있다고 지적했습니다.
연구팀은 '우주 편자형 블랙홀'이 일련의 은하 합병을 통해 현재의 극단적인 크기로 성장했다고 믿고 있다. 그러한 시스템에서 은하계와 그 중심 블랙홀은 시간이 지남에 따라 결합하여 하나의 초거대 블랙홀을 형성합니다.
콜레트는 “원래 동반 은하계에 있던 모든 초대질량 블랙홀이 이제 합쳐져 우리가 발견한 초대질량 블랙홀을 형성했을 가능성이 크다”고 말했다. "우리는 은하 형성의 최종 상태와 블랙홀 형성의 최종 상태를 목격하고 있습니다."
이번 발견은 이론적 질량 한계에 가까운 블랙홀을 밝혀냈으며 유사한 블랙홀을 찾는 강력하고 새로운 방법을 보여줍니다. 연구팀은 이제 그들의 방법을 유럽 우주국의 유클리드 망원경의 데이터와 결합하여 더 많은 숨겨진 거대 별을 찾고 그러한 블랙홀이 은하의 성장과 진화에 어떤 영향을 미치는지 연구할 계획입니다.