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활동성 은하핵의 구조와 변화에 따른 영향

by #$✶ΩΩ✶ 2021. 4. 26.

은하 중심의 초대질량 블랙홀에 초대질량 블랙홀 양의 가스가 유입되면서 형성된 부착 원반에서 강한 에너지를 방출하는 천체인 활동성 은하핵은 은하 진화의 연구에 매우 중요할 것이라고 생각된다. 활동성 은하핵은 은하의 항성 형성과 진화에 영향을 줄 수 있다고 생각되기 때문에 활동성 은하핵 통합 모델의 검증은 은하 진화의 연구에 매우 중요한 역할을 할 것이다.

활동성 은하핵은 자외선 및 가시광 영역에서의 연속 복사선과 넓은 방출선의 유무에 따라 1형과 2형의 두 가지 유형으로 나뉜다. 넓은 방출선이 있는 경우를 1형 활동성 은하핵으로 분류하고 없는 경우를 2형 활동성 은하핵으로 분류한다. 활동성 은하핵의 유형에 따른 발생기작과 구조의 차이는 여전히 논의가 진행 중이다. 이러한 활동성 은하핵의 유형을 단일한 모델로 설명하기 위해 오래전부터 활동성 은하핵 통합 모델이 제안되어 왔다.

활동성 은하핵 통합 모델은 서로 다른 유형의 활동성 은하핵이 실질적으로 동일한 구조를 가지며, 토러스의 존재로 인해 천체가 보이는 방향에 따라 다른 유형으로 분류된다고 하는 가설로 아직까지도 타당성에 대해 논의가 진행 중이다. 활동성 은하핵 통합 모델의 검증을 위해서는 활동성 은하핵이 어떻게 발생하는지가 매우 중요하다. 이러한 중요성에도 불구하고 활동성 은하핵이 어떻게 발생하는지, 활동성 은하핵이 유형에 따라 어떤 특성을 가지는지는 아직까지도 명확하게 밝혀진 것이 없다. 활동성 은하핵의 발생 기작에 대한 이전의 연구들은 활동성 은하의 형태학적 특성, 막대 구조, 활동성 은하핵의 밝기에 따른 병합의 기여도 등이 있다.

Gabor et al. (2005)에서는 비교적 가까운 활동성 은하핵 후보 400여 개를 통해 연구한 결과 활동성 은하핵의 모은하가 팽대부가 지배적인 구조와 원반이 지배적인 구조 사이에 넓게 분포함을 보여 원반은하의 형태학적 특성이 활동성 은하핵의 형성에는 큰 영향을 미치지 않음을 보였다. Smethurst et al. (2019)에서는 병합 없이 활동성 은하핵이 발생되는 과정에 대해 연구하여 막대를 통한 은하 중심으로의 가스 유입이 활동성 은하핵을 발생시킬 수 있으며, 병합에 의한 가스 유입보다 활동성 은하핵으로부터의 피드백에 의한 영향을 더 적게 받는다는 결과를 발표하였다. Sanders et al. (1988)에서는 은하의 병합이 은하 중심의 블랙홀에 초대질량 블랙홀 양의 가스를 제공할 수 있어서 활동성 은하핵의 발생에 큰 영향을 준다는 연구를 발표하였으며, Hopkins et al. (2008)에서는 이론적인 모델링을 통해 가스가 풍부한 대규모 병합이 활동성 은하를 발생시킬 수 있다는 연구를 발표하였다. 또한 Hopkins & Hernquist(2009a)에서는 밝은 활동성 은하핵의 발생에는 대규모 병합(major merger)이 큰 영향을 미치며, 비교적 어두운 활동성 은하핵의 경우에는 은하의 내부적인 진화로 인한 중심으로의 가스 유입이 큰 영향을 미친다는 연구를 발표하였다. 대규모 병합은 병합하는 두 은하의 질량비가 0.25보다 큰 경우를 의미한다. 최근에는 은하의 병합이 활동성 은하핵의 발생에는 큰 영향을 주지 못하며, 활동성 은하핵의 광도를 증가시키는데만 영향을 미친다는 연구들이 발표되기도 하였다.

우리는 허블 우주망원경의 gap-filler program에 참여하여 BAT AGN Spectroscopic Survey (BASS)에서 고에너지 X-선 영역에서 관측한 활동성 은하핵 중에서 표본을 선택하여 허블 우주망원경으로 고분해능 이미지 데이터를 관측하였다. 고에너지 X-선에서 관측된 활동성 은하핵을 표본으로 선택하게 되면 다른 방법보다 활동성 은하핵의 유형에 따른 편향 효과가 작을 것이라고 생각되기 때문에 유형에 따른 활동성 은하핵의 발생 기작 연구에 가장 이상적인 표본이 될 수 있다. 고에너지 X-선(14-195 keV)은 투과율이 매우 높은 파장이므로 활동성 은하핵 통합 모형의 주요 구조인 토러스의 영향을 적게 받을 것이라고 생각된다. 따라서 활동성 은하핵 통합 모형이 틀리지 않다면 활동성 은하핵의 유형에 따른 차이가 없이 관측 될 것이다.