반향사상법 (Reverberation Mapping)
한 줄 정의: 활동은하핵의 연속광 변화와 방출선 반응 사이 시간 지연으로 중심부 크기를 재는 기법입니다.
쉽게 풀면
활동은하핵 중심부의 밝기는 수시로 변합니다. 그 빛이 바깥쪽 기체 구름에 닿아 방출선이 밝아지기까지는 거리를 빛이 건너가는 시간만큼 늦어집니다. 이 지연 시간을 여러 번 측정해 빛의 속도를 곱하면, 직접 분해해 볼 수 없을 만큼 작은 넓은선영역의 반지름을 알아낼 수 있습니다.
왜 중요한가
반지름을 알고 방출선의 폭에서 기체의 운동 속도를 얻으면, 두 값을 결합해 중심 초대질량블랙홀의 질량을 추정할 수 있습니다. 이 방법으로 얻은 질량이 먼 퀘이사의 단일 분광 관측 기반 질량 추정을 보정하는 기준이 되기 때문에, 블랙홀 질량 척도 전체가 이 기법 위에 세워져 있다고 해도 지나치지 않습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"3년간의 분광 모니터링에서 Hβ 방출선은 연속광에 대해 평균 14일 지연되어 반응하였다."
조금 더 깊게 보면
지연 시간은 보통 연속광과 방출선 광도곡선의 상호상관 함수가 최대가 되는 값으로 정합니다. 질량은 반지름과 속도의 제곱을 중력상수로 나눈 값에 기체 구름의 기하와 궤도 구조를 반영하는 보정 인자를 곱해 구하는데, 이 인자의 불확실성이 최종 질량 오차의 큰 부분을 차지합니다. 또한 반지름이 광도의 제곱근에 비례한다는 경험 관계가 확립되어, 한 번의 분광 관측만으로 질량을 추정하는 길이 열렸습니다.
주의할 점
이 기법은 중심부를 직접 영상으로 분해하는 것이 아니라 시간 지연을 거리로 환산하는 간접적인 방법입니다. 관측 기간보다 긴 변동이나 불규칙한 관측 간격은 지연 추정에 체계적 편향을 남길 수 있습니다.