ESO/Voggel et al.; ESO / VST ATLAS 팀. 감사의 말: 더럼 대학교 / CASU / WFAU

물병자리의 은하 NGC 7727에 위치한 이 초거대질량 블랙홀 쌍은 지구에서 약 8,900만 광년 떨어져 있다. 이것은 멀게 보일지 모르지만, 이것은 이전 기록인 4억 7천만 광년을 약간 능가하여 새로 발견된 쌍을 아직 우리에게 가장 가깝게 만든다.

초대질량 블랙홀은 큰 은하의 중심에 숨어 있으며 이러한 두 은하가 합쳐지면 블랙홀은 충돌 과정을 겪게 된다. NGC 7727에서 발견된 쌍은 초거대질량 블랙홀 사이의 간격이 1,600광년에 불과하기 때문에 이들 사이의 가장 작은 간격에 대한 기록을 깼다. 비교를 위해 은하수 원반의 두께는 약 1,000광년이다.

"이전 기록 보유자의 절반도 안 되는 거리만큼 서로 가까이 있는 두 개의 초대질량 블랙홀을 발견한 것은 이번이 처음이다." 라고 프랑스 스트라스부르 천문대의 천문학자이자 오늘 Astronomy & Astrophysics에 발표된 연구의 주저자인 Karina Voggel이 설명했다.

"두 블랙홀의 작은 분리와 속도는 그들이 아마도 앞으로 2억 5천만년 이내에 하나의 괴물 블랙홀로 합쳐질 것임을 나타낸다."고 공동 저자인 Holger Baumgardt, 호주 퀸즐랜드 대학교 천체 물리학 그룹 부교수를 추가했다.

두 가지 다른 각도와 속도로 표시된 병합 전의 초대질량 블랙홀의 컴퓨터 시뮬레이션. 출처: NASA 고다드 우주 비행 센터

Voggel과 그녀의 팀은 블랙홀의 중력이 주변 별의 움직임에 어떻게 영향을 미치는지 관찰하여 두 물체의 질량을 결정할 수 있었다. NGC 7727의 중심에 위치한 더 큰 블랙홀의 질량은 태양 질량의 거의 1억 5400만 배인 반면 작은 블랙홀의 질량은 약 630만 태양 질량이다. 비교를 위해 우리 은하의 중심에 있는 초거대질량 블랙홀의 질량은 우리 태양의 약 410만 배이다.

이 관측은 초거대질량 블랙홀 쌍에 대해 이런 방식으로 질량을 측정한 것은 처음이다. 이것은 시스템이 지구와 비교적 가깝고 칠레에서 팀이 Yepun(UT4), VLT의 네 번째 단위. MUSE로 질량을 측정하고 허블 우주 망원경의 추가 데이터를 사용하여 팀은 NGC 7727의 물체가 실제로 초대질량 블랙홀임을 확인할 수 있었다.

천문학자들은 은하계에 두 개의 블랙홀이 있는 것으로 의심했다. 그러나 그들은 지금까지 그들의 존재를 확인할 수 없었다. 왜냐하면 우리는 그들의 즉각적인 주변에서 오는 많은 양의 고에너지 방사선을 보지 못했기 때문이다.

Voggel은 "우리의 발견은 은하 합병의 이러한 유물이 더 많이 있을 수 있으며 여전히 발견되기를 기다리는 숨겨진 거대한 블랙홀을 많이 포함할 수 있음을 의미한다"라고 말했다. "그것은 지역 우주에 알려진 초거대질량 블랙홀의 총 수를 30%까지 증가시킬 수 있다."

유사하게 숨겨진 초질량 블랙홀 쌍에 대한 탐색은 2025년까지 칠레의 아타카마 사막에 건설될 예정인 ESO의 초거대 망원경(ELT)으로 크게 도약할 것으로 예상된다. 이와 같은 초질량 쌍의 병합은 우주에 블랙홀이 생긴다.

칠레 ESO의 천문학자이자 ESO Paranal Science Operations의 책임자인 공동 저자인 Steffen Mieske는 "초거대질량 블랙홀 쌍의 탐지는 시작에 불과하다."라고 말했다. "ELT의 HARMONI 장비를 사용하면 현재 가능한 것보다 훨씬 더 멀리 이와 같은 탐지를 수행할 수 있다. ESO의 ELT는 이러한 물체를 이해하는 데 필수적이다."