우주에서 가장 밝은 은하는 어떤 은하일까

우주에서 가장 밝은 은하는 어떤 은하일까

우주에서 가장 밝은 은하는 어떤 은하일까

뱀파이어 은하

우주에서 가장 밝은 은하 지구에서 124억 광년 멀리 떨어져 있는 우주에 뱀파이어 은하라고 부르는 은하가 있어요. 공식 명칭은 W2246-0526이에요. 이 은하가 지금까지 알려진 가장 밝은 은하예요. 2015년에 WISE 적외선 망원경을 사용해서 발견했어요. 태양보다 350조 배나 더 강한 빛을 낸답니다.

WISE 적외선 망원경

WISE 적외선 망원경이 특이한 은하는 관측 가능한 우주의 경계 부분에 위치하고 있어요. 이 은하에서 방출되는 빛이 지구에 도달하는 데는 124억 년 걸려요. 즉, 지금 우리는 우주가 현재 나이(138억 년)의 10% 밖에 되지 않았을 때인 124억 년 전에 일어난 일을 보고 있는 거예요. 뱀파이어 은하를 관찰하는 건 우주의 먼 과거를 들여다보는 거랍니다. 사실 W2246-0526은 퀘이사예요. 퀘이사는 우리에게서 멀리 떨어져 있고, 그 중심에 매우 활동적인 초대질량 블랙홀이 있어서 물질 입자와 강력한 X선을 우주로 방출하는 은하를 가리켜요. 뱀파이어 은하의 중심에 있는 초거대 블랙홀의 질량은 태양의 약 40억 배로 추산되고 있는데, 이것은 우리 은하 중심에 있는 초거대질량 블랙홀보다 약 1,000배 더 무거운 거예요. 대부분의 퀘이사는 매우 밝은데, 이중에서도 Hot DOGs라는 재미있는 이름을 가진 은하가 있어요. 이것은 먹는 핫도그가 아니라 Hot, Dust-Obscured Galaxies(먼지로 가려진 뜨거운 은하)의 약어예요. 3,000개 중 한 개 꼴로 Hot DOG로 분류돼요. 뱀파이어 은하도 그중 하나예요.

뱀파이어 은하의 밝기의 비밀은 뭘까

뱀파이어 은하가 밝게 빛나는 이면에는 잔혹한 과정이 숨겨져 있어요. 과학자들은 칠레에 있는 고성능 ALMA 전파망원경을 사용해서 이 은하를 관찰했어요. 우리가 잘 아는 허블망원경도 관찰에 사용되었어요. 그 결과 이 은하의 기록적인 밝기의 원인은 별이 아니라 은하의 중심을 감싸고 있는 뜨거운 가스먼지 구름, 즉 거대한 초대질량 블랙홀 주위를 도는 원반 때문인 것으로 밝혀졌어요.

ALMA 망원경

뱀파이어 은하가 우주에서 가장 밝게 빛나기 위해서는 블랙홀이 끊임없이 무언가를 먹어야 해요. 바로 블랙홀 주변에 있는 가스와 먼지예요. 이 물질은 나선형 궤도를 돌며 블랙홀 표면 쪽으로 이동하는 과정에서 엄청난 속도로 가속이 되면서 매우 높은 온도까지 가열돼요. 하지만 우리가 뱀파이어 은하의 중심에서 보는 빛은 눈부시게 밝은 원반에서 직접 방출되는 것이 아니에요. 빛은 먼저 원반을 둘러싸고 있는 밀도 높은 먼지층에 흡수되고, 이 먼지층이 흡수한 빛을 적외선으로 다시 방출하는 거예요. 그래서 블랙홀 주변은 은하의 다른 모든 부분보다 100배 이상의 밝기를 갖게 되는데, 이 엄청난 적외선 에너지가 W2246-0526 은하 전체에 직접적으로 영향을 미치는 거랍니다.

이웃 은하들을 잡아먹고사는 은하

그러면 뱀파이어 은하는 어디서 연료를 얻을까요? 세 개의 작은 이웃 은하가 뱀파이어 은하를 둘러싸고 있는데, 여기에서 물질을 끌어와요. 과학자들은 이 세 개의 불행한 이웃 희생자들에게 C1, C2, C3라는 소박한 이름을 지어주었어요. 천문학자들은 뱀파이어 은하와 C1, C3를 연결하는 먼지 다리, 그리고 이들 두 개의 은하보다 더 멀리 떨어져 있는 C2로 연결되는 꼬리를 발견했어요. 이 은하들은 W2246-0526 만큼이나 많은 가스를 갖고 있어요.

뱀파이어 은하와 이웃 은하들(C1, C2, C3)

뱀파이어 은하는 지금까지 이웃 은하 질량의 절반 정도를 훔쳐간 것으로 추정되고 있어요. 뱀파이어 은하가 이웃들에게서 무자비하게 끌어들이는 가스의 양은 활발한 별 형성을 지원하고 초거대질량 블랙홀에 연료를 공급하기에 충분해요. 적외선을 사용하면 은하 중심에서 이러한 과정이 얼마나 활발하게 진행되고 있는지 알 수 있어요.

W2246-0526 운명은 어떻게 될까

우리가 보는 뱀파이어 은하는 124억 년 전의 모습인데, 이 은하의 운명은 어떻게 될까요? 뱀파이어 은하처럼 이웃 은하를 잡아먹는 것은 드문 일이 아니고 천문학자들에게는 이미 오래전부터 친숙한 것이에요. 하지만 하나의 은하가 세 개의 은하를 동시에 잡아먹고 그래서 그렇게 밝게 빛나는 것은 처음으로 알려진 것이에요. 이러한 과정이 계속되면 강렬한 적외선 방출이 이 은하에 있는 모든 성간 가스를 증발시키고 말 거예요. ALMA 망원경의 새로운 데이터들은 이미 이런 방향으로 진행되고 있음을 보여주고 있어요. 아마도 미래에 W2246-0526 은하는 평범한 퀘이사로 변하게 될 거예요. 블랙홀이 모든 물질을 집어삼키고 나면 블랙홀만 남아서 우주의 어둠 속 이 공간을 우연히 지나가는 어떤 물체를 잡아먹기 위해 기다리고 있을지도 모르겠네요.