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은하수 보다 3백 배 크고 9억년 전에 존재. 초기 우주에 암흑 물질의 밀도가 높은 거대한 영역이 있었기 때문에 형성되었다. 이 암흑 물질 후광은 많은 양의 가스를 끌어들여 우주 가스 필라멘트의 조밀한 네트워크가 되었다. 필라멘트의 교차점에서 강렬한 별 형성이 은하와 블랙홀을 초래.

거미줄로 연결된 블랙홀 주변 은하들
천문학자들이 초거대 질량 블랙홀 주변에서 6개의 은하 발견

놀라운 발견 :
천문학자들이 초거대 질량 블랙홀을 둘러싸고 있는 6개의 은하를 발견했다.
이 같은 앙상블은 이전에 관찰된 적이 없다. 가스 필라멘트로 연결된 전체 구조는 은하수보다 300배 더 크며 우주가 불과 9억 년 전에 존재했다. 이 우주 ‘거미줄’은 최초의 블랙홀이 어떻게 그렇게 빠르게 성장했는지 설명 할 수 있다.

▲ 이 그림은 초거대 블랙홀을 둘러싸고있는 6개 은하가 "거미줄"에 둘러 싸여 있는것을 보여준다. © ESO / L. Calcada

사실, 그것들은 있을 수 없는 일이다.
빅뱅이 일어난 지 불과 몇억 년이 지난 지금, 수십억 개의 태양 질량을 결합한 우주에 거대한 블랙홀이 존재했다. 이 중력 거인 중 일부는 오늘날에도 하늘에서 퀘이사로 볼 수 있다.
하지만 어떻게 그렇게 빨리 커졌을까?
일반적으로 초기 우주에는 이 블랙홀을 위한 충분한 ‘식량(흡수할 대상)’이 없다고 가정한다.

은하계 동반자 퀘이사

볼로냐에 있는 국립 천체 물리학 연구소(INAF)의 마르코 미그놀리(Marco Mignoli)와 동료 천문학자들은 초기 "거대 몬스터"의 수수께끼에 대한 해결책을 찾을 수 있었다.
그들은 몇 개의 강력한 광학 망원경으로 초기 퀘이사를 연구했다.
대상 중 하나에서 성공적인 탐사를 했다.
퀘이사 SDSS J1030 + 0524는 약 10억 개의 태양 질량으로 구성되며 빅뱅 이후 이미 9억 년 동안 존재했다.

그러나 특별한 점은 초대형 블랙홀이 우주에서 혼자 떠다니는 것이 아니라 6개의 은하로 둘러싸여 있다는 것이다. 관측 결과에 따르면 전체 구조는 은하수보다 300배 더 크다.
천문학자들이 설명하는 것처럼 초기에 블랙홀과 은하의 밀집한 무리가 관찰된 것은 이번이 처음이다.

가스 필라멘트로 만든 거미줄에 박혀 있다.

또한 특이한 점은 블랙홀과 주변 은하계가 가스 흐름으로 만들어진 거대한 “거미줄”에 박혀 있다는 것이다. "이 우주 필라멘트는 거미줄 실과 같다." Mignoli가 설명했다. "은하는 필라멘트가 교차하는 곳에 놓여 있고 자란다.“
초대 질량 블랙홀도 이 네트워크에 통합되어 있다. 6개 은하 중 4개에 대해 연구자들은 그와 직접 연결되어 있음을 증명할 수 있었다.

천문학자에 따르면 이 우주 거미줄의 발견은 최초의 큰 블랙홀이 음식을 어디서 얻었는지 설명할 수 있다고 한다.
Mignoli는 "가스 흐름은 필라멘트를 따라 흐를 수 있으며, 이는 은하와 중앙 초거대 블랙홀 모두에 먹이로 사용할 수 있습니다."라고 설명합니다. 그와 그의 동료들이 발견한 것처럼, "거미줄"과 은하에는 중심에 중력 거인이 성장하기에 충분한 식량이 들어 있다.

암흑 물질에 의해 결합

따라서 새로 발견된 앙상블은 퀘이사의 거대한 블랙홀이 한때 가스와 은하의 거대한 네트워크에서 성장했다는 가정을 뒷받침한다.
Mignoli의 동료 로베르토 길리(Roberto Gilli)는 "우리의 연구는 빅뱅 이후 매우 빠르게 극단적이지만 상대적으로 일반적인 물체가 출현하고 성장하는 것을 설명하는 중요한 부분에 기여했다"고 말했다.

우주의 "거미줄"은 어떻게 생겨났을까?

한 이론에 따르면 이러한 클러스터는 초기 우주에 암흑 물질의 밀도가 높은 거대한 영역이 있었기 때문에 형성되었다. 이 암흑 물질 후광은 많은 양의 가스를 끌어들여 우주 가스 필라멘트의 조밀한 네트워크가 되었다. 이 필라멘트의 교차점에서 강렬한 별 형성이 은하와 블랙홀을 초래했다.

"빙산의 일각"

우주 네트워크의 밀도가 높은 곳은 초기 블랙홀에 성장할 충분한 식량을 제공했다.
따라서 천문학자들은 거대한 블랙홀 주위에 그러한 은하들의 앙상블이 우주 초기에 더 자주 존재했을 것이라고 추측한다. 그러나 그들은 너무 멀리 떨어져 있고 은하들이 매우 희미하기 때문에 단순히 간과됐다.

"우리는 빙산의 일각을 방금 보았고 이러한 초거대 질량 블랙홀 주변에서 발견된 몇 개의 은하가 가장 밝을 뿐이라고 생각한다"고 Turin Astrophysical Observatory의 공동 저자 바바라 발마베르데(Barbara Balmaverde)가 설명했다.
(Astronomy & Astrophysics, 2020; doi : 10.1051 / 0004-6361 / 202039045)
출처 : ESO[더사이언스플러스] "no science, no future"

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