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연세소식

[연세 뉴스] 타원은하의 별 생성 역사는 블랙홀이 다시 쓴다

연세대학교 홍보팀 / news@yonsei.ac.kr
2006-08-30

세계적 과학저널 「네이처」지 8월 24일자 게재 타원은하가 지금도 별을 생성시키고 있으며, 블랙홀이 그 과정에 영향을 주고 있다는 사실을 우리대학교 자외선우주망원경연구단 이석영ㆍ이영욱 교수 연구팀(천문우주학)이 밝혀 냈다. 타원은하는 우주 초기에만 별을 생성했다고 알려진 기존 이론을 뒤엎은 이번 연구결과는 세계적인 과학저널 「네이처(Nature)」지 8월 24일자에 "Suppression of star formation in early-type galaxies by feedback from supermassive black holes(타원은하의 별 생성 역사에 대한 초거대 블랙홀의 영향)"라는 제목으로 발표됐다. 타원은하의 오랜 미스터리 풀고 은하의 기원 규명 앞당겨 지금까지 과학자들은 타원은하에 대해 '우주 초기에만 별을 생성했다'고 생각해 왔다. 그래서 현재도 끊임없이 많은 별을 만들고 있는 나선은하와 달리 왜 거대 타원은하는 별을 생성하지 않는 것처럼 보이며 어떤 작용이 별의 생성을 가로막고 있는가가 큰 수수께끼로 남아 있었다. 우리대학교 연구팀은 자외선우주망원경 관측을 분석한 결과를 통해 일부 타원은하는 지금도 별을 생성하고 있으며 작은 은하일수록 별 생성을 하는 경우가 많다는 사실을 발견함으로써 기존 이론을 완전히 뒤엎었다. 아울러 연구팀은 타원은하와 블랙홀간의 연구를 통해 블랙홀이 별 생성에 핵심적으로 관여한다는 사실과 블랙홀의 성장방식은 타원은하의 크기에 따라 다르다는 사실도 밝혀 내는 데 성공했다. 은하형성 이론에 의하면 거대 타원은하는 주변의 작은 은하들과의 충돌을 통해 만들어지므로 그때 발생하는 기체들이 은하 중심부에 모이면서 온도가 낮아지고 새로운 별 생성에 사용될 것이라고 추측된다. 또한 큰 은하는 큰 블랙홀을 가지며, 초거대 블랙홀은 여러 형태의 막대한 양의 에너지를 방출하고 있다고 알려져 있다. 만일 타원은하의 별 생성이 멈춰 있다면 무엇인가 억제하는 거대한 에너지가 있을 것인데 이번 연구성과를 통해 그것이 블랙홀의 에너지라는 단서를 찾게 된 것이다. 일부 타원은하가 지금도 별을 생성하며 작은 은하일수록 별 생성을 하는 경우가 많다는 사실을 통해 작은 은하는 블랙홀의 소규모 방출 에너지의 작은 억제효과로 별 생성이 자유로운 반면, 큰 은하는 블랙홀의 대규모 방출 에너지의 큰 억제효과로 별 생성이 크게 억제되는 것을 밝힌 것이다. 또한 큰 타원은하의 블랙홀은 블랙홀을 이미 가지고 있는 은하들간의 병합에 의해서만 가능하다는 사실을 알게 되었다. 이 결과는 병합설을 제시하는 현대우주론을 검증한다는 의미에서도 큰 파급효과를 가져올 것이다. 이석영 교수는 "타원은하는 더 이상 별을 만들지 않는다는 통설을 완전히 뒤엎었으며, 타원은하 질량의 0.2%에 불과한 블랙홀이 전체 은하의 진화를 결정한다는 점을 이론적으로 증명해 낸 점이 학술적으로 의의가 크다"고 말했다. 자외선우주망원경연구단, 세계 최고의 연구경쟁력 갖춰 우리대학교 자외선우주망원경연구단은 「네이처」, 「사이언스」등 저명 과학저널에 여러 차례 논문을 발표하며 세계 최고 수준의 연구경쟁력을 인정받고 있다. 1999년 11월 4일에는 「네이처」지에 구상성단 오메가 센타우리가 우리은하와 충돌한 왜소은하라는 사실을 최초로 발견하여 발표했다. 이 연구결과는 우리은하 형성 연구에 크게 기여한 것으로 평가된다. 2002년 7월 26일에는 「사이언스」지에 우리은하 구상성단계의 '오스터호프 이분법'의 기원을 최초로 규명한 논문을 게재해 우리은하의 나이와 진화 연구에 기여했다. 또한 지난 2월 24일에는 타원은하 구상성단들의 색분포 연구를 통해 은하형성 과정과 시점을 밝히는 결정적인 단서들을 「사이언스」지에 게재했다. 자외선 우주관측위성 갤렉스 프로젝트 임무 첫 「네이처」 성과 이번 연구성과는 갤렉스(GALEX) 프로젝트의 수행결과이다. 갤렉스는 미 항공우주국(NASA)과 칼텍(Caltech)이 주도하고, 과학기술부 창의적연구진흥사업의 지원을 받은 우리대학교 자외선우주망원경연구단과 프랑스 마르세이유 천체물리연구소 등이 국제협력 연구팀으로 참여하고 있는 국제 공동 자외선 우주관측위성 프로젝트이다. 지난 2003년 4월 성공적으로 발사되었고 2005년 NASA에서 진행하고 있는 프로젝트 중 최고의 평가를 받으며 2011년까지 운용이 연장됐다. 이번 타원은하의 별 생성과 블랙홀의 영향에 관한 연구결과는 갤렉스 계획의 여러 임무 중 우리대학교 연구단이 주도하는 과제에서 얻어 낸 성과이다. 또한 갤렉스 프로젝트에서 도출된 수많은 연구 중 첫 「네이처」지 게재 성과이기도 하다. [블랙홀주변그림] 타원은하는 거의 1조개의 별로 구성되어 있는데 그 중심엔 은하 크기의 약 0.2%정도 되는 블랙홀이 있다. 이 블랙홀은 다양한 방법으로 주위의 기체를 가열하고 날려 보내어 별이 탄생하는 것을 억제한다(그림 제공 : 나사 JPL 연구소/Caltech 대학 T.Pyle). [은하크기_블랙홀크기 그래프] 큰 은하는 주로 큰 블랙홀을 가지고 있어서 큰 에너지를 방출하여 별 생성을 억제한다(그림 제공 : 나사 JPL 연구소/Caltech 대학/연세대).

 

vol. 431
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