초대질량블랙홀 (Supermassive Black Hole)
쉽게 풀면
은하 한가운데에 자리 잡은, 태양보다 수백만 배 이상 무거운 아주 거대한 블랙홀입니다. 우리은하 중심에도 태양 질량의 약 400만 배에 이르는 초대질량 블랙홀(궁수자리 A*)이 자리잡고 있는 것으로 확인되었어요. 이런 블랙홀이 어떻게 우주 초기의 짧은 시간 안에 그렇게까지 무거워질 수 있었는지는 아직 완전히 풀리지 않은 천문학의 중요한 수수께끼 중 하나예요.
왜 중요한가
초대질량 블랙홀 질량이 모은하 팽대부의 속도 분산과 강한 상관을 보이는 M-σ 관계는, 블랙홀과 은하가 함께 자란다는 공진화 가설의 핵심 근거로 은하 진화 논문에 거의 빠짐없이 인용됩니다. 퀘이사의 광도 함수로 우주 시간에 따른 블랙홀 성장 역사를 재구성하고, 궁수자리 A* 주변 별 궤도로 질량을 직접 측정하는 연구가 대표적입니다. 초대질량 블랙홀의 질량과 모은하 팽대부의 속도분산 사이에는 'M-시그마 관계'라는 밀접한 상관관계가 있어, 블랙홀과 은하가 함께 진화(공진화)했음을 시사하는 핵심 증거로 다뤄집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
별들의 궤도 운동을 추적해 은하 중심 블랙홀의 질량을 측정한 결과를 서술한 것이다.
초대질량 블랙홀의 존재와 질량이 주변 천체의 운동 관측을 통해 간접적으로 규명됨을 보여준다.
조금 더 깊게 보면
초대질량 블랙홀의 평균 밀도는 질량이 클수록 낮아져, 수십억 태양질량 블랙홀의 지평선 내부 평균 밀도는 물보다 작을 수 있다는 점이 직관과 어긋납니다. 질량 측정 방법(항성 역학, 기체 역학, 반향 매핑, 메이저)마다 계통 오차가 다르므로, 서로 다른 방법으로 잰 값을 같은 표본으로 섞어 관계식을 맞추면 편향이 생깁니다. 적색이동 7 이상에서 발견된 10억 태양질량급 블랙홀은 표준 강착 성장률로는 시간이 부족하여, 무거운 씨앗 블랙홀이나 초에딩턴 강착 같은 가설이 제안되었습니다. 일부 초대질량 블랙홀은 우주 나이가 10억 년도 채 되지 않았던 시기에 이미 태양 질량의 수십억 배에 달해, 표준적인 성장 속도로는 설명하기 어려운 '조기 성장' 문제를 제기한다.
주의할 점
초대질량블랙홀의 형성 기원은 아직 완전히 규명되지 않았으며, 단순히 항성질량블랙홀이 자라난 결과라고 단정할 수 없다.