“이제 타원은하의 별 생성 역사는 블랙홀이 다시 쓴다”

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2006-08-24 02:00

서울--(뉴스와이어)--은하형성이론의 최대 이슈 중 하나인 타원은하의 별 생성에 블랙홀이 영향을 주고 있다는 사실을 우리나라 과학자가 발견하였다.

예전에는 ‘타원은하는 우주초기에만 별을 생성하였다’라고 생각하였지만 이번에 일부 타원은하는 지금도 별을 생성하며 작은 은하일수록 별 생성을 하는 경우가 많다는 사실을 발견함으로써 기존 이론을 뒤엎었다.

또한 이 사실과 블랙홀 간의 연구를 통하여 블랙홀이 별 생성에 관여한다는 사실과 블랙홀의 성장방식은 타원은하의 크기에 따라 다르다는 사실도 알게 되었다.

이러한 결과는 오늘날의 큰 타원은하가 은하들 간의 무수한 병합에 의해 만들어졌다는 가설과 블랙홀이 은하생성에 핵심적으로 관여하고 있다는 사실을 이번에 검증함으로써 향후 은하의 기원 규명을 한층 앞당기는데 기여할 것이다.

이 연구성과는 현재 미항공우주국 NASA 등이 주도하고 연세대 자외선우주망원경연구단 등이 국제협력 연구팀으로 참여하는 우주관측위성 갤렉스(GALEX) 프로젝트의 수행결과이다. 특히, 이번 연구결과는 갤렉스 계획의 여러 과학임무 중 우리 연구단이 주도하는 과제에서 얻어냈다.

과학기술부와 한국과학재단이 지원하는 창의적연구진흥사업을 수행하고 있는 연세대학교 천문우주학과 자외선우주망원경연구단(단장 이영욱)의 이석영(李石暎, 41, 부교수)ㆍ이영욱(李榮旭, 46, 교수) 교수 연구팀은 이러한 연구결과를 ‘네이처’지(8월 24일자)에 발표할 예정이다.

※ 논문게재 제목 : “Suppression of star formation in early-type galaxies by feedback from supermassive black holes” (타원은하의 별 생성역사에 대한 초거대블랙홀의 영향)

은하의 종류는 크게 타원은하, 나선은하와 불규칙은하로 구분된다. 천문학자들은 오래 전부터 타원은하와 나선은하를 서로 비교함으로써 은하의 생성과 소멸 등 우주의 기원을 규명할 수 있을 것으로 보았다.

그런데 은하형성이론의 큰 미스터리 중의 하나는, 현재도 끊임없이 많은 별을 만들고 있는 나선은하와 비교할 때, 왜 거대 타원은하는 별을 생성하지 않는 것처럼 보이며 어떤 작용이 별의 생성을 가로막고 있는가 였다.

은하형성이론에 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, 초거대블랙홀은 여러 형태의 막대한 양의 에너지를 방출하고 있다고 알려져 있다.

만일 타원은하의 별 생성이 멈춰 있다면 무엇인가 억제하는 거대한 에너지가 있을 것인데 이번 연구성과를 통하여 그것이 블랙홀의 에너지일 것이라는 단서를 찾게 된 것이다.

일부 타원은하가 지금도 별을 생성하며 작은 은하일수록 별 생성을 하는 경우가 많다는 사실을 통하여, 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 밝혀냈다.

또한, 작은 타원은하의 블랙홀은 주로 주변기체의 유입을 통하여 성장하고, 큰 타원은하의 블랙홀은 블랙홀을 이미 가지고 있는 은하들 간의 병합에 의해서만 가능하다는 사실을 알게 되었다. 이 결과는 병합설을 제시하는 현대우주론을 검증한다는 의미에서도 큰 파급효과를 가져올 것이다.

1. 연구단 설립 후 현재까지 게재한 Nature/Science 논문 현황

- 1999년 11월 4일자 Nature지: 구상성단 오메가 센타우리가 우리은하와 충돌한 왜소은하라는 사실을 최초로 발견하여 우리은하 형성 연구에 기여

- 2002년 7월 26일자 Science지: 우리은하 구상성단계의 ‘오스터호프 이분법’의 기원을 최초로 규명하여 우리은하의 나이와 진화 연구에 기여

- 2006년 2월 24일자 Science지 (1월19일자 Science Express): 타원은하 구상성단들의 색분포 연구를 통해 은하형성 과정과 시점을 밝히는 결정적인 단서를 발견

- 2006년 8월 24일자 Nature지 (이번 연구)

2. 저자 약력

이석영 교수

1988년 : 연세대학교 천문우주학과 학사
1996년 : 미국 예일대학교 천체물리학 박사
1996-1998년 : 미국 나사 고다드 연구소 연구원
1998-2001년 : 미국 칼텍 선임연구원
2001-2005년 : 영국 옥스퍼드 대학교 물리과 교수
2005년-현재 : 연세대학교 천문우주학과 교수
수상경력 : NASA 공로표창장 (2004)

이영욱 교수

1984년 : 연세대학교 천문우주학과 학사
1989년 : 미국 예일대학교 천체물리학 박사
1989-1990년 : 캐나다 빅토리아대학교 연구원
1990-1993년 : 미국 예일대학교 및 나사 우주망원경 연구소 연구과학자
1993년-현재 : 연세대학교 천문우주학과 교수
1997년-현재 : 과학기술부 창의적연구진흥사업 자외선우주망원경연구단 단장
수상경력 : 국회 과학기술대상 (2003), NASA 공로표창장 (2004), 이달의 과학기술자상 (2000) 등

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