백조자리 A 은하

백조자리 A 은하(Cygnus A, 3C 405)는 북쪽 하늘의 백조자리(Cygnus) 방향에 위치한 전파 은하(radio galaxy)이다. 지구로부터 약 6억 광년(약 2억 3200만 파섹) 떨어져 있으며, 적경 19h 59m 28.3s, 적위 +40° 44′ 02.096″에 위치한다. 형태는 E형 타원 은하로 분류되며, 겉보기 등급은 +16.224등급이다.

발견 및 역사

1939년 미국의 전파천문학자 그로트 레버(Grote Reber)에 의해 처음 발견되었다. 백조자리 A은 인류가 최초로 전파원임을 확인한 세 천체(고물자리 A, 카시오페이아자리 A, 백조자리 A) 중 하나이며, 이 중 유일하게 우리은하 외부에 위치한 전파 은하이다. 나머지 두 천체는 우리은하 내의 초신성 잔해이다. 1946년 스탠리 헤이(Stanley Hey)와 제임스 필립스(James Phillips)는 이 전파원이 빠르게 섬광(scintillation)하는 것을 확인하여 밀집된 천체임을 밝혀냈다. 1951년에는 광학 망원경으로 처음 식별된 전파원 중 하나가 되었고, 1953년 로저 제니슨(Roger Jennison)과 M. K. 다스 굽타(M. K. Das Gupta)에 의해 이중 구조(double source)임이 밝혀졌다. 이후 이 은하는 활동 은하(active galaxy)로 분류되었다.

중심 블랙홀

백조자리 A의 은하핵에는 초대질량 블랙홀(supermassive black hole)이 존재한다. 이 블랙홀의 질량은 약 (2.5±0.7)×10⁹ 태양질량(약 25억 태양질량)으로 추정되며, 이는 우리은하 중심의 궁수자리 A*(약 400만 태양질량)의 약 625배에 달한다.

강한 전파 방출의 원인

백조자리 A는 하늘에서 가장 강한 전파원 중 하나로 관측된다. 강한 전파를 방출하는 원인은 은하핵과 은하 양쪽에 위치한 전파 로브(radio lobe)에서 방출되는 싱크로트론 복사(synchrotron radiation) 때문이다. 중심 블랙홀의 활발한 활동으로 인해 생성된 상대론적 제트(relativistic jet)가 은하 양쪽으로 뻗어나가며, 이 제트의 직경은 약 50만 광년에 달한다. 제트의 양쪽 끝에는 은하 간 물질과의 충돌로 인해 강력한 방사선이 검출되는 핫스팟(hot spot)이 존재한다.

형태 및 구조

가시광선 대역에서 백조자리 A는 타원 은하로 관측되나, 허블 우주 망원경으로 중심부를 관측한 결과 병합(merger) 중인 은하에서 주로 발견되는 먼지 띠와 항성 탄생 지역이 존재하는 것이 확인되었다. 이는 센타우루스자리 A에서도 발견되는 특징이며, 은하 간 병합이 활동 은하핵(AGN) 현상을 발생시키는 주요 원인 중 하나라는 가설을 뒷받침한다.

백조자리 A는 같은 이름의 풍부한 은하단(rich galaxy cluster)에 속한 cD 은하(cD galaxy)이며, 약 200개에 달하는 주변 은하들을 거느리고 있다. 이 은하단 자체는 병합(merger) 과정을 겪고 있는 것으로 알려져 있다.

두 번째 블랙홀

2016년, 백조자리 A의 중심에서 약 460파섹 떨어진 곳에서 전파 과도 현상(radio transient)이 발견되었다. 1989년부터 2016년 사이에 이 천체는 최소 8배 이상의 전파 플럭스 밀도 증가를 보였으며, 이는 관측 데이터상 중심 블랙홀을 공전하는 두 번째 초대질량 블랙홀의 존재 가능성을 시사한다.

먼지 원환체(torus)

백조자리 A의 중심부에는 활동 은하핵을 가리는 먼지 원환체(dusty torus)가 존재하는 것으로 추정된다. 2019년 VLA(Very Large Array) 관측을 통해 이 원환체가 중심으로부터 약 200파섹 반경까지 뻗어 있으며 높이는 약 143파섹임이 확인되었다.

관측 정보

백조자리 A 은하는 천문학에서 전파 은하 연구의 대표적인 사례로 꼽히며, 활동 은하핵, 상대론적 제트, 은하 병합 현상 등을 이해하는 데 중요한 천체이다.