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활동성 은하핵과 모은하의 상관관계

by #$✶ΩΩ✶ 2021. 4. 28.

우리는 은하 진화의 연구에 기여하기 위해 활동성 은하핵이 어떻게 발생하는지, 활동성 은하핵 통합 모델이 타당한지에 대해 연구하였다. 이를 위해 활동성 은하핵의 물리적 특성과 모은하의 형태학적 특성을 비교하여 어떤 경우에 활동성 은하핵이 많이 관측이 되며, 유형에 따라서 물리적 특성이 어떤 차이가 있는지를 확인해보았다. 우리는 허블 우주 망원경의 gap-filler program에 참여하여 그동안에 관측된 총 104개의 활동성 은하핵의 이미지 데이터를 얻어 모은하를 시각적으로 분류하고, 물리적 특성을 BASS의 자료로부터 얻었다. 이를 이용하여 우리가 얻은 주요 결과는 다음과 같다. 1형 활동성 은하에서는 소규모 병합의 비율이 높았으며, 2형 활동성 은하에서는 대규모 병합의 비율이 높다. 광도가 커질수록 병합의 흔적을 보이는 활동성 은하의 비율이 증가하고 광도가 낮을수록 막대를 가지는 활동성 은하의 비율이 증가한다. 먼지 띠의 존재 유무는 활동성 은하의 유형 및 물리적 특성과 큰 상관관계를 보이지 않는다.

활동성 은하핵의 유형에 따른 병합 규모의 차이는 병합이 은하에 공급할 수 있는 가스의 차이에서 오는 것으로 생각된다. 대규모 병합은 은하에 초대질량 블랙홀 양의 가스를 공급할 수 있는데, 그중 일부가 은하 중심으로 들어가더라도 여전히 초대질량 블랙홀 양의 가스가 은하에 남아있을 수 있다. 은하의 중심으로 가스가 유입되면서 활동성 은하핵을 발생시키지만 은하에 남아있는 가스로 인해 활동성 은하핵으로부터 방출되는 강한 에너지가 가려질 수 있을 것이다. 이로 인해 활동성 은하핵이 2형인 것처럼 관측될 수 있다. 따라서 대규모 병합을 겪는 은하의 경우 2형 활동성 은하핵으로 관측될 가능성이 높을 수 있다. 반면에 소규모 병합의 경우에는 은하의 중심에는 활동성 은하핵이 발생되기에 충분한 가스를 공급하지만 이를 가릴 만큼의 가스를 제공하지는 못할 것으로 생각된다. 따라서 소규모 병합을 겪는 경우 1형 활동성 은하핵으로 관측될 가능성이 높다. Hopkins et al. (2016)의 연구에서도 초대질량 블랙홀 양의 가스가 토러스의 역할을 할 수 있음을 시뮬레이션을 통해 설명한 바가 있으므로 충분한 설명이 될 수 있을 것이라고 생각된다. 또한 우리가 얻은 결과들을 통해 활동성 은하핵이 발생하는 요인이 광도에 따라 다르게 나타날 수 있음을 확인하였다. 병합의 흔적이 있는 활동성 은하핵은 광도가 높은 경우에 높은 비율을 보이고 있었으며, 막대가 있는 활동성 은하핵은 광도가 낮은 경우에 비율이 높게 나타났다. 이는 병합과 막대로 인해 은하의 중심으로 유입되는 가스의 양이 활동성 은하핵을 발생시키기에 충분한 양이라는 것을 보여준다. 병합 중인 활동성 은하와 막대가 있는 활동성 은하의 광도에 대한 경향성의 차이는 병합으로 인해 은하 중심으로 유입되는 가스의 양이 막대를 통해 은하 중심으로 유입되는 가스의 양보다 많기 때문일 것으로 생각된다. 중심에 먼지 띠가 있는 활동성 은하의 경우 광도나 활동성 은하핵의 유형에 따른 경향성이 없다는 것을 확인하였다. 광도나 유형에 따른 경향성이 보이지 않았기 때문에 일반 은하에서 중심에 먼지 띠를 가지는 경우가 어느 정도의 비율을 차지하는지를 모르는 상황에서는 활동성 은하핵의 발생에 어느 정도로 영향을 미치는지는 판단하기가 어렵다.

연구 결과를 통해 우리는 광도가 높은 활동성 은하핵의 발생에는 외부 환경이 큰 요인으로 작용하며, 광도가 낮은 활동성 은하핵의 발생에는 내부의 구조를 통한 자체적인 진화가 큰 영향을 미친다고 결론지을 수 있었으며, 이 결론은 기존의 연구들에서 내린 결론과 일치한다. 또한 병합이나 막대로 인해 만들어진 활동성 은하핵의 광도는 유형에 따른 차이가 거의 없었으며, 활동성 은하핵의 유형에 따라 병합 규모의 차이만 존재하였다. 이를 통해서 활동성 은하핵이 병합이나 막대를 통해 발생되는 경우 유형에 따른 차이 없이 같은 방법으로 만들어 질 것이라고 예상할 수 있으며, 만약 그렇다면 막대나 병합으로 만들어지는 활동성 은하핵의 구조가 유형에 무관하게 같을 가능성이 높을 것이다. 또한 병합의 규모에 따른 차이는 활동성 은하핵의 구조에 영향을 미치기보다는 활동성 은하핵 주변의 환경에 영향을 미쳐 유형에 따른 차이를 만드는 것이라고 생각된다. 따라서 활동성 은하핵 통합 모델은 완벽하지는 않지만 어느 정도는 타당하다고 생각된다.