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우주에서 가장 빛나는 천체 중 하나인 퀘이사 3C 273은 처녀자리에 위치합니다. 현재까지 발견된 퀘이사 중 가장 밝으며 태양에 비해 2조 배 밝은 천체입니다. 도대체 어떤 천체이기에 오늘날 많은 궁금증과 과학적 탐사가 계속되는지 궁금증을 해소하기 위하여 퀘이사 은하와 3C 273의 발견과 탐사, 특징에 대해서 살펴보도록 하겠습니다.
1. 퀘이사 은하란?
퀘이사(QUASAR, Quasi-stellar Object, 준항성체)는 6억 광년~ 300억 광년의 범위에서 형성된 매우 빛나는 천체입니다. 천체 중 제일 큰 크기를 가지고 있으며 엄청난 양의 가스와 먼지와 별들로 이루어져 있습니다. 퀘이사의 중심에는 태양 질량의 10억 배 되는 초거대질량의 블랙홀이 존재하여 주변 물체를 모두 끌어들이고 흡수합니다. 블랙홀은 강한 중력을 발생시킴으로 빛까지도 흡수를 하는데 그때 빛이 왜곡되어 블랙홀을 감싸고 있는 원반의 모양을 하고 있습니다. 지구에서 가장 먼 거리에 위치한 천체로 수십억 광년에 떨어져 있지만 별처럼 밝게 빛나는 은하입니다. 발견이 된 시기에는 별과 같은 점광원으로 보였고 항성과 비슷하다고 생각했기 때문에 준성 또는 준성전파원이라고 불렸으나 현재는 퀘이사라는 이름으로 불립니다.
2. 3C 273의 발견과 탐사
Quasar 3C 273은 1963년 천문학자 Allan Sandage와 그의 동료들이 발견했습다. 선데이지는 케임브리지 전파천문학 그룹에 속하여 전파원 카탈로그를 연구하던 중 모서리의 크기는 비정상적으로 작지만 방사선 다발 밀도가 매우 높은 물체를 발견하게 됐습니다. 추가적으로 관찰을 했을 때 이 물체는 전파뿐만 아니라 가시광선도 방출하고 있었고 그 스펙트럼은 진한 빨간색으로 시프트 된 방출선을 나타내고 있음이 밝혀졌습니다. 이것은 지구에서 극단적으로 매우 멀리 떨어진 곳에 위치하며 빛의 속도에 가까운 속도로 지구에서 후퇴하고 있음을 보여주었습니다. 선데이지는 당시에 이 물체를 라디오 스타라고 불렀습니다. 연구 끝에 최종적으로 퀘이사로 분류되었고 우주에 대한 혁명을 가져오는 새로운 물체 중 첫 번째가 되었습니다.
3. 3C 273의 특징과 성질
Quasar 3C 273은 가장 밝은 퀘이사(Quasar)입니다. 지구에서 약 2.5억 광년 떨어진 거리에 위치해 있습니다. 적경12h 29m 06.7s [2], 적위+02° 03′ 09″[2]의 처녀자리에서 관측이 가능합니다. 매우 거대한 중력체인 블랙홀(Supermassive Black Hole)의 에너지가 방출되며 생성되는 것으로 밝혀졌습니다. 3C 273은 적색편이를 보이는데 이는 빛의 파장이 길어져서 빨갛게 보이는 현상입니다. 가속팽창에 따라서 퀘이사가 이동하고 그 속도로 인해 발생이 됩니다. 이렇게 높은 적색편이는 물체가 얼마나 멀리 있는지를 나타내는 척도로 사용됩니다. 또한, 3C 273은 매우 강한 방출을 하는데 이런 방출은 밝기가 매우 높은 광도 퀘이사(Luminous Quasar)에만 나타나는 현상입니다. 높은 에너지의 전자들이 수소 분자와 상호작용하면서 UV광선을 방출시킵니다. 이 광선들은 나선 은하(Spiral Galaxy)에서 볼 수 있는 현상으로 별의 형성 같은 이론을 알아내기에 유익한 정보입니다.
4. 관측 방법 4가지
퀘이사 3C 273은 광학 관측, 전파 관측, X선 관측, 감마선 관측이 가능합니다. 광학 망원경을 사용하여 볼 수 있으며 특정 파장대의 빛을 분석하고 필터링 할 수 있습니다. 또한 전파 스펙트럼에서 강한 신호 반응을 보이기 때문에 전파를 사용하여 관측이 가능합니다. X선 망원경을 통해서는 천체 주변의 온도가 높은 물질들의 존재를 확인할 수 있습니다. 감마선 망원경으로는 이 천체에 방출되는 감마선을 파악할 수 있습니다. 3C 273은 아주 강력한 에너지를 방출하기 때문에 전문적인 장비를 통하여 관측이 가능합니다.