M-시그마관계 (M-sigma Relation)

한 줄 정의: 은하 중심 초대질량블랙홀의 질량과 팽대부 속도분산 사이의 좁은 상관관계입니다.

쉽게 풀면

은하 중심에 있는 초대질량블랙홀의 질량을 재고 그 은하 팽대부의 속도분산과 견주어 보면, 둘이 놀랄 만큼 잘 정렬된 관계를 이룹니다. 속도분산이 커질수록 블랙홀 질량이 네 제곱에서 다섯 제곱 정도로 급격히 커진다는 것입니다. 블랙홀의 중력이 직접 미치는 범위는 은하에 비하면 아주 좁은데도 이런 관계가 나타난다는 점이 핵심입니다.

왜 중요한가

블랙홀과 은하가 서로 무관하게 자란 것이 아니라 함께 진화했다는 강력한 증거로 받아들여집니다. 그래서 활동은하핵이 내뿜는 에너지가 은하의 기체를 데우거나 날려 별 생성을 막는 되먹임 시나리오의 출발점이 되었고, 오늘날 거의 모든 은하 형성 모형이 이 관계를 재현하도록 조정됩니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"반향사상법으로 측정한 블랙홀 질량은 동일 표본의 M-시그마관계 예측값과 0.3 dex 이내에서 일치하였다."

조금 더 깊게 보면

관계의 기울기와 흩어짐은 표본 선택과 질량 측정 방법에 민감해 아직 논쟁이 있습니다. 가까운 은하는 별이나 기체의 운동을 분해해 직접 재고, 먼 활동은하핵은 반향사상법에 기반한 간접 추정을 쓰는데 두 척도를 잇는 보정 계수가 불확실합니다. 왜소은하와 아주 무거운 은하 양 끝에서 관계가 휘는지 여부는 활발한 연구 주제입니다.

주의할 점

상관관계가 강하다고 해서 블랙홀이 은하를 만들었다거나 그 반대라고 단정할 수는 없습니다. 공통의 기체 공급과 합병 과정이 둘을 함께 키운 결과일 수 있다는 해석도 병존합니다.