푸른 하늘? 푸른 가스! [놀라운 우주]

곽노필의 미래창
허블이 촬영한 6천만광년 거리의 은하
블랙홀 에너지가 푸른 가스 기둥 분출

허블우주망원경으로 촬영한 처녀자리은하단의 은하 NGC4388. 은하핵에서 분출된 가스 기둥이 오른쪽 아래 대각선 방향으로 뻗어나가는 모습을 볼 수 있다. 미국항공우주국 제공

미국 항공우주국(나사)의 허블우주망원경이 약 6000만광년 거리에 있는 NGC 4388 은하를 새롭게 촬영한 사진이 공개됐다.

처녀자리은하단에서 가장 밝은 은하 가운데 하나인 이 은하는 12만광년 크기의 나선은하다. 사진은 옆에서 본 모습이다. 처녀자리은하단은 우리 은하에서 가장 가까운 은하단으로 1300개가 넘는 은하로 이뤄져 있다. 과학자들이 2019년 사상 처음으로 영상을 촬영하는 데 성공한 초대질량 블랙홀이 이 은하단 중심에 있는 M87 은하에 있다.

은하 안쪽의 밝은 파란색은 태어난 지 얼마 안되는 어린 별들의 구역이고, 분홍색은 이온화한 수소 가스 덩어리다. 검은색 부분은 두꺼운 먼지 띠다.

그런데 이 사진에는 허블이 2016년에 촬영한 사진(아래)에선 볼 수 없었던 새로운 특징이 있다. 바로 은하핵에서 분출된 가스 기둥이 오른쪽 아래 대각선 방향으로 뻗어나가는 모습이다.

허블우주망원경이 2016년에 촬영한 NGC4388. 이 사진에선 오른쪽 아래로 뻗어나가는 푸른 가스 기둥이 보이지 않는다. 미국항공우주국 제공

이 가스 기둥의 정체는 무엇일까? 나사는 처녀자리은하단을 구성하는 은하들 사이를 가로지르는 광활한 공간에 그 비밀이 숨어 있을 가능성이 크다고 밝혔다. 나사에 따르면 은하들 사이의 공간은 비어 있는 것처럼 보이지만 실제로는 은하간 매질이라고 불리는 뜨거운 수소와 헬륨 플라스마로 채워져 있다. 이 은하가 은하단 안에서 이동하면서 매질을 통과할 때 뜨거운 가스의 압력을 받아 은하 원반 안에 있던 가스가 떨어져 나가는데, 그것이 바로 사진 속의 푸른 가스 기둥이라는 것이다. 천문학자들은 이 과정을 탄산음료 병을 꽉 쥐면 가스가 뿜어져 나오는 것에 비유한다.

이 가스 기둥이 빛을 내도록 하는 에너지는 어디에서 왔을까? 과학자들은 그 에너지의 일부는 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀에서 비롯된 것으로 본다. 초고밀도 천체인 블랙홀은 강력한 중력으로 주변의 물질을 모두 빨아들인다. 이때 주변 물질은 블랙홀 주변을 빠른 속도로 회전하면서 원반 형태를 이룬다. 이 원반에서 분출하는 강한 복사 에너지가 가장 가까운 곳에 있는 가스를 이온 상태의 플라스마로 만들어 빛나게 한다. 그리고 그 충격파가 더 멀리 떨어진 가스 기둥까지 이온화시킨다는 것이다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr