빅뱅 우주론에 도전하는 빅 제트. 블랙홀에서 방출되는 쌍둥이 제트는 이론상 너무 크다.

미디어위원회

2024-09-29

빅뱅 우주론에 도전하는 빅 제트.

블랙홀에서 방출되는 쌍둥이 제트는 이론상 너무 크다.

(Big Jets Challenge Cosmology

Twin jets from a black hole are too big for theory)

David F. Coppedge

우주론자들에게는 힘든 한 해였다(더 정확하게는 힘든 30년이었다). 이제 한 초대형 블랙홀(black hole)에서 반대 방향으로 방출되고 있는 극 제트(polar jets)가 관측되었는데, 이것은 놀라움과 골칫거리를 안겨주고 있었다. 그리고 은하수(Milky Way) 지름에 140배(약 2300만 광년)에 달하는 기록적인 제트 기류는 현존하는 것 중 가장 크지 않을 수도 있다. 왜냐하면 우주 폭발을 찾기 위해 단지 하늘의 15%만을 조사했기 때문이다.

*보충 설명 : 퀘이사나 블랙홀과 같은 밀도가 높고 작은 천체는 거의 빛의 속도로 강착 원반에 수직으로, 그들의 극에서부터 거의 빛의 속도로 좁은 제트를 분출하는 것으로 알려져 있다. 새로 관측된 이 제트는 전례 없는 크기이다.

거대한 블랙홀 제트는 역대 최대 크기이다. (2024. 9. 18. Caltech News). 이 보도 자료는 유럽 전파망원경인 로파(LOFAR, Low Frequency Array, 유럽 각국에 설치되어 직경이 1000km에 이르는 저주파 전파망원경들의 네트워크)을 사용하여 발견한 캘리포니아 공과대학(Caltech) 마르틴 우이(Martijn Oei)의 보고를 소개하고 있었다. 같이 게재된 영상물은 이 발견이 우주의 "거대한(gargantuan)" 예술 작품임을 보여준다.

“이 제트 쌍은 태양계나 우리 은하의 크기를 넘어서서, 우리 은하 지름의 140배에 달하는 거대한 크기이다"라고 Nature 지 논문의 선임저자인 캘리포니아 공과대학의 마르틴 우이는 말한다. "이 두 거대한 분출에서 은하수는 작은 점이 될 것이다."

블랙홀의 제트는 너무 커서 우주론을 뒤흔들 수 있다(2024. 9. 18, New Scientist). 그들은 그 제트를 그리스 거인의 이름을 딴 포르피리온(Porphyrion)이라고 부르고 있었다. 알렉스 윌킨(Alex Wilkin)은 이렇게 말하고 있었다 :

블랙홀에서 분출되는 한 쌍의 제트는 길이가 220개의 은하수 은하들에 해당하는 2,300만 광년에 달한다. 이는 너무 커서, 블랙홀과 우주의 구조에 대한 우리의 이해를 뒤바꿀 수 있다.

영국 하트퍼드셔 대학(University of Hertfordshire)의 마틴 하드캐슬(Martin Hardcastle)은 "제트를 하나의 물체로 생각한다면, 이 물체는 우주에서 우리가 알고 있는 가장 큰 물체라고 말할 수 있다"라고 말하고 있었다.

.포르피리온(Porphyrion). 지금까지 관측된 블랙홀 제트 중 가장 길다.<Credit: E. Wernquist / D. Nelson (IllustrisTNG Collaboration) / M. Oei

역대 가장 큰 블랙홀 제트는 은하수 140개 크기이다.(2024. 9. 18, Live Science). LOFAR 시스템을 통해 10,000개의 다른 제트 쌍들이 발견되었지만, 포르피리온은 지금까지 발견된 것 중 가장 크다고 벤 터너(Ben Turner)는 말한다. 터너는 진화라는 단어를 도입하고 있지만, 은하들은 다윈의 진화 유형을 따르지 않고 있다.

초거대질량 블랙홀(supermassive black holes)은 일반적으로 은하의 중심에 위치하여, 주변으로부터 물질을 빨아들인 후, 극도의 속도로 내뱉어, 은하가 진화하는 방식의 피드백 과정을 생성한다.

그러나 과학자들은 여전히 우주 엔진과 제트가 주변 은하계에 어떤 영향을 미치는지 완전히 이해하지 못하고 있다.

블랙홀에서 발사되는 거대한 '제트'는 물리학자들의 이론에 반하는 것이다(2024. 9. 18, Nature Podcast). 보도자료는 이 발견이 이론에 위배된다는 정서를 반영하고 있다.

제트는 물질이 이온화되어 블랙홀에서 튀어나와 우주에 거대하고 강력한 구조를 만들 때 형성된다. 이것이 불안정하다고 생각한 물리학자들은 이러한 제트의 크기에 한계가 있다는 이론을 세웠지만, 새로운 발견은 이를 훨씬 뛰어넘어, 아직 발견되지 않은 괴물 같은 제트들이 더 많을 수 있음을 시사한다.

우주망 규모의 블랙홀 제트(2024. 9. 18. Nature). 이 발견이 발표된 논문이다. 이 물체의 크기 때문에, 연구자들은 이 정도 크기의 제트는 "젊지 않다"고 생각하고 있었지만, 우주의 거대-스케일의 구조를 구성하는 필라멘트 네트워크인 "우주망(cosmic web, 우주거미줄)"까지 확장되고 있었다. 그렇다면 포르피리온과 같은 수많은 물체들은 전체 우주의 구조에서 어떤 역할을 했을까? 그리고 현재 어떤 역할을 하고 있을까? 이는 기념비적인 재고(rethink)이다. "제트가 어떻게 그렇게 오래 지속될 수 있었는지는 현재로서는 알 수 없다.“

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1990년대 후반 '암흑에너지'가 처음 등장한 이후, 빅뱅 이론에 도전하고 있는 더 많은 발견들을 보기 위해서는 Space->Cosmology 카테고리를 검색해보라. 초기 성숙한 은하, 집단 III 별의 부족, 암흑물질의 발견 실패 등이 등장할 것이다.

시편 19:1절, "하늘이 하나님의 영광을 선포하고..."는 여전히 관측과 부합한다.

일러스트라 DVD인 ‘The Call of the Cosmos’를 한번 보라. TheJohn1010Project.com 에서 각 이슈들은 무료로 시청할 수 있다.