[달콤한 사이언스]태양 100만배 크기의 거대블랙홀 가진 왜소은하 발견

미국 항공우주국(NASA)이 운영하는 허블 우주망원경이 커다란 심장을 가진 작은 은하를 관측하는데 성공했다.

나사는 허블 우주망원경에 장착된 탐사용 고성능카메라(ACS)와 광대역 행성카메라2(WFPC 2)를 이용해 ‘ESO 495-21’라고 명명된 은하를 촬영하는데 성공했다고 14일 밝혔다.

지구에서 1200광년 정도 떨어져 있는 나침반(Pyxis)자리에 위치한 ESO 495-21는 3000광년에 불과한 작은 크기의 은하이지만 엄청나게 많은 수의 항성(별)을 만들어 내는 것으로 확인됐다. 이 때문에 대형 블랙홀도 여러 개가 있을 것으로 추정되고 있는데 이 정도의 작은 은하에서는 이례적이라고 나사는 밝히고 있다. 나침반자리는 남반구에 위치한 별자리로 한국을 비롯한 북반구에서는 거의 볼 수 없으며 밝기 등급도 3등급 이하여서 육안으로는 거의 볼 수 없다.

보통 별은 은하의 차가운 가스에서 만들어진 거대한 분자구름에서 형성되는데 이번 관측을 통해 ESO 495-21는 크기는 작지만 일반 은하보다 1000배 가랑 빠르게 별을 만들어 내는 ‘폭발적 별생성 은하’(starburst galaxy)로 밝혀졌다.

특히 연구팀이 주목한 것은 ESO 495-21이 빠른 속도로 별을 만들어 내는 것 뿐만 아니라 초대형 블랙홀을 은하 중심에 두고 있다는 점이다. 일반적으로 은하가 클수록 블랙홀의 크기도 커진다. 실제로 우리은하인 은하수의 중심부에 ‘궁수자리*’라는 거대 블랙홀이 있는데 태양 크기의 400만배에 해당할 정도로 엄청난 크기를 자랑한다.

그런데 은하수 크기의 3%에 불과한 왜소은하인 ESO 495-21의 중심에 태양보다 100만배 정도 큰 블랙홀이 위치해 있다는 것 역시 매우 이례적인 일이라고 연구팀은 설명하고 있다. 이 때문에 은하의 초거대질량 블랙홀의 기원에 대한 논란을 풀어낼 수 있는 단서가 제공될 것으로도 기대되고 있다. 지금까지 천문학계에서는 은하계가 먼저 형성되고 중심에 있는 물질들이 블랙홀로 만들어지는 것인지, 거대 블랙홀이 주변에 별들을 모아 작은 은하를 형성해 발전하는지에 대한 논란이 지속되고 있는 상황이다.

나사 연구진은 “이번 관측을 통해 은하와 거대 항성이 어떻게 형성되고 진화되는지에 대한 매우 흥미로운 단서를 찾을 수 있을 것”이라며 “특히 왜소은하의 한 가운데서도 거대 블랙홀이 발견된 것은 은하 생성 과정에서 블랙홀이 먼저 생성됐다는 강력한 징후로 볼 수 있다”라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr