초기 우주에 창을 제공하는 미들급 블랙홀

초대형 블랙홀은 어떻게 형성되었을까요? 두 연구에서 난쟁이 은하에서 수십 개의 중간 질량 블랙홀을 발견한 후, 지속적인 논쟁이 이어지고 있는데요. 우주의 놀라운 특징 중 하나인 무거운 불랙홀은, 거리가 먼 은하에 숨어있거나 타오르고 있습니다. 하지만 천문학자들은 오랫동안 문제를 제기해왔는데요. 질량이 수백만에서 수십억에 이르는 소위 거대 블랙홀은 어디에서 왔느냐는 질문입니다. X선 관찰을 사용한 두 연구는 두 가지 다른 답을 제시하고 있습니다. 우주의 나이가 10억년 미만이었을 때도 은하계는 이미 초 거대 블랙홀을 보유하고 있었으며 이는 해마다 태양의 속도로 수십개의 별들을 먹어치우는 빛나는 가스로 보였습니다. 하지만 그렇게 빠른 속도로 먹어치울 때에도 우리가 알고 있는 블랙홀을 만든느 전형적인 방법인, 죽어가는 별의 붕괴는 그런 거대한 사이즈의 블랙홀을 만드는 데 충분하지 않았습니다. 현재 이러한 딜레마를 해결하기 위해서는 두 가지 해결책이 제안되고 있는데요. 한 가지는, 블랙홀을 낳은 1세대 별이 일반적으로 태양의 100배에 해당하는 질량을 포함하는 현대판보다 훨씬 거대하다는 것이며, 이 100개의 태양 질량 블랙홀은 우주가 10억년이 될 때까지 초대형 크기로 성장하기 위해 거의 계속해서 엄청난 속도로 먹어야 합니다. 또 다른 아이디어로는, 가스 구름이 태양 질량의 최대 천 배 사이의 어떤 것으로 직접 붕괴되었을 때 형성된 최초의 블랙홀입니다. 이 시나리오는 거대한 블랙홀을 키우고, 모든 가스가 별들로 파편화되지 않고 무너지는 동안 함께 유지하기 위해 꽤 특별한 상황이 필수적입니다. 현재 기술로는 실제로 이 두 가지 아이디어를 테스트해볼 수 없기 때문에 천문학자들은 답을 찾기 위해 로터리 경로를 택하는데요. 거대 은하에 서식하는 초 거대 질량 블랙홀이 항성 질량 블랙홀로 생애를 시작할 경우, 더 작은 '중간 질량' 블랙홀은 더 작은 은하에서 일반적이어야만 합니다. 그러나 직접 붕괴 시나리오의 경우, 그러한 중간 정도의 블랙홀이 드물다고 예측되고 있습니다. 그래서 모든 천문학자들이 해야할 일은 왜소 은하의 블랙홀을 집계하는 것이며, '왜소 은하'에 그 답이 있다고 여겨지고 있습니다. 그러나 그것은 말처럼 쉽지는 않습니다. Mar Mezcua와 동료들은 가시광선 및 적외선 데이터를 포함하는 엑스레이 이미지를 조사했는데요. 그들은 활발하게 먹이를 주고있는 40개의 왜소 은하에 1만~10만개의 태양 사이의 질량을 가진 미들급 블랙홀을 발견했습니다. 연구팀은 활성 블랙홀의 비율(약 10%)을 왜소 은하의 총 블랙홀 수에 대한 대용물로 보고 있습니다. 그리고 그들은 낮은 비율이 직접 붕괴 모델을 선호한다고 주장했습니다. 직접 붕괴 시나리오에 찬성하는 또 다른 이유로는, 작은 은하가 블랙홀을 가질 가능성이 적을 것이라고 예측한다는 것인데요. 그러나 활성 블랙홀의 비율은 실제 블랙홀 수의 하한이며, 그것이 엄청난 수의 금식 블랙홀일 수도 있고, 엑스레이에서는 드러나지 않았으며, 다른 왜소 은하에서는 발견되지 않고 숨어있을 수도 있습니다. 토론에 추가되는 것은 Igor Chilingarian과 동료들이 천체 물리학 저널에, 305개의 중간 질량 블랙홀 후보 샘플을 찾기 위해 하늘 조사를 데이터 마이닝한 새로운 데이터입니다. 그들은 찬드라, XMM-뉴턴, 스위프트의 새롭고 보관된 X선 관측을 통해 후보들 중 10개를 확인했으며, 질량은 3만~20만개 사이로 추정됩니다. Chilingarian은 이 질량 스펙트럼의 하단에 중간 질량 블랙 블랙홀이 존재하는 것만이 항성 시나리오에 유리하다고 주장합니다. 직접 붕괴 시나리오는 태양의 질량이 10만 개 이상인 블랙홀만 생성해야하기 때문입니다. 하지만 Mezcua는 직접 붕괴 모델이 더 작은 질량을 허용할 수 있을만큼 유연하다고 주장하면서 동의하지 않는다고 합니다.