대형 블랙홀은 덩치가 작은 왜소은하에서는 존재할 수 없는 것으로 알려져 있다.

하지만 우리은하의 100분의 1밖에 안 되는 작은 왜소은하들이 대형 블랙홀을 가진 것이 무더기로 관측됐다. 특히 이들 블랙홀 중 절반은 은하 중심이 아닌 외곽에서 발견된 것으로 나타났다.

미국 몬태나주립대학(MSU)과 미국 국립전파천문대(NRAO)에 따르면 이 대학 물리학 조교수인 에이미 라이네스 박사가 이끄는 연구팀은 10억광년 이내 은하를 관측해 대형 블랙홀을 가진 왜소은하 13개를 찾아냈다고 '천체물리학 저널'(The Astrophysical Journal) 최근호에 발표했다.

▲ 왜소은하 외곽을 돌아다니는 대형 블랙홀 상상도

라이네스 박사는 지난 2011년 지구에서 약 3천만광년 떨어진 곳에 있는 왜소은하 '하인즈 2-10'에서 당시까지 왜소은하에는 존재할 수 없는 것으로 여겨졌던 대형 블랙홀을 처음으로 발견해 과학저널 '네이처'(Nature)에 발표한 뒤 대형 블랙홀을 가진 왜소은하를 연구해왔다.

나선은하인 우리은하는 1천억~4천억개에 달하는 별을 안고 있으며 중앙에 궁수자리A*라는 태양 질량의 400만배에 달하는 초대질량블랙홀(SMBH)을 갖고있다. 왜소은하는 이에 비해 별이 최대 수십억개에 불과하고 블랙홀의 질량도 태양 질량의 40만배에 그친다.

연구팀은 우선 광학망원경 관측 자료를 토대로 만든 은하 목록인 '미국항공우주국(NASA) 슬론 아틀라스'에서 태양 질량의 30억배가 넘지 않는 왜소은하를 추려냈다. 이는 우리은하의 위성 은하인 '대마젤란은하'(LMC) 크기 정도다.

연구팀은 NRAO 관측 자료까지 종합해 111개를 골라낸 뒤 미국 국립과학재단(NSF)의 고감도 전파망원경인 '칼 G. 잰스키 초대형배열'(VLA)로 관측했다.

이를 통해 13개 은하가 주변 물질을 왕성하게 빨아들이는 대형 블랙홀을 갖고 있으며, 절반 가량이 은하 중심이 아닌 외곽에 있는 것을 확인했다.

라이네스 박사는 "이전에 내가 발견한 블랙홀들은 모두 은하 중심에 있었다"면서 "은하 외곽을 돌아다니는 블랙홀을 보고 깜짝 놀랐다"고 했다.

연구팀은 은하 외곽을 떠도는 블랙홀의 존재는 이전에 다른 은하와 합병이 있었다는 점을 나타내는 것으로 해석했다.

이는 왜소은하의 대형 블랙홀 중 절반가량이 은하 외곽에서 발견될 것으로 예측한 최근의 컴퓨터 시뮬레이션 결과와도 일치하는 것으로 지적됐다.

라이네스 박사는 "이번 연구 결과는 왜소은하를 더 완벽히 이해하고 초기 우주에서 최초의 대형 블랙홀이 어떻게 형성되는지를 파악하려면 블랙홀 탐색 범위를 은하 중심을 넘어 더 넓혀야 한다는 점을 가르쳐 주고 있다"고 했다.

국제팀  press@jeonpa.co.kr

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