TON 618

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1. 개요
2. 관측 역사
- 2.1. 초기 관측 (1957년)
- 2.2. 퀘이사로의 발견 (1970년)
3. 구성 요소
- 3.1. 초대질량 블랙홀
  - 3.1.1. 질량 및 크기
  - 3.1.2. 강착 원반
- 3.2. 라이먼-알파 블롭 (Lyman-alpha Blob, LAB)
  - 3.2.1. 구조 및 특성
4. 토난친틀라 목록의 다른 천체
참조

1. 개요

TON 618은 1957년 멕시코의 토난친틀라 천문대에서 백색왜성으로 처음 관측되었으며, 토난친틀라 카탈로그에 등재되었다. 이후 1970년 라디오 스펙트럼 분석을 통해 퀘이사임이 밝혀졌으며, 높은 적색편이로 인해 매우 멀리 떨어진 밝은 퀘이사로 확인되었다. TON 618은 은하 중심부에 위치한 초대질량 블랙홀로, 660억 태양 질량 이상의 질량을 가지며, 주변 가스가 매우 빠르게 움직이는 특징을 보인다. 또한, TON 618은 Lyman-알파 블롭(LAB)을 형성하며, 거대한 가스 구름에서 Lyman-알파선을 방출하여 거대 은하의 진화 연구에 중요한 역할을 한다.

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퀘이사 - 백조자리 A 은하

TON 618
기본 정보
슬론 디지털 전천탐사 데이터 릴리스 9 (DR9)로 촬영한 TON 618. 중앙에 밝은 청백색 점으로 보인다.
별자리	사냥개자리
적경	12h 28m 24.9s
적위	+31° 28′ 38″
적색편이	2.219
거리 (광년)	55억 9천만 광년 (공동 이동 거리, 현재 고유 거리)
유형	퀘이사
겉보기 등급	15.9
절대 등급	-26.6
특징	라이먼-알파 블롭 내 초고광도 퀘이사
기타 명칭	FBQS J122824.9+312837 B2 1225+31 QSO 1228+3128 7C 1225+3145 CSO 140 2E 2728 Gaia DR1 4015522739308729728
물리적 특징
질량	660억 태양질량
사건의 지평선 지름	4000 천문단위
추가 정보
참고 문헌	Massive Molecular Outflow and 100 kpc Extended Cold Halo Gas in the Enormous Lyα Nebula of QSO 1228+3128
저널	The Astrophysical Journal Letters
권	922
호	2
페이지	L29
DOI	10.3847/2041-8213/ac390d

2. 관측 역사

TON 618은 1957년 멕시코의 토난친틀라 천문대에서 0.7m 슈미트-카세그레인식 망원경으로 찍은 사진 건판에 보라색으로 나타나면서 처음 관측되었다. 당시에는 블랙홀로 인식되지 않아 은하원반에서 떨어져 있는 희미한 백색왜성으로 알려졌으며, 멕시코 천문학자 브라울리오 이리아르테와 엔리케 차비라는 이를 토난친틀라 카탈로그에 618번으로 등재했다.^[21]^[22]

1970년 이탈리아 볼로냐에서 라디오 스펙트럼 분석 결과 TON 618이 퀘이사임을 나타내는 라디오 스펙트럼이 발견되었다. 마리 헬레네 울리치는 맥도날드 천문대에서 TON 618의 광학 스펙트럼을 관측하여 퀘이사가 내뿜는 전형적인 방출선을 확인했다. 울리치는 높은 적색편이를 통해 TON 618이 매우 멀리 떨어져 있으며, 발견된 가장 밝은 퀘이사 중 하나라고 추측했다.

2. 1. 초기 관측 (1957년)

1957년 은하 평면에서 벗어난 희미한 푸른 별(주로 백색 왜성)에 대한 조사에서 처음 언급되었을 때, TON 618은 퀘이사가 아니었기 때문에 그 정체가 알려지지 않았다.^[3] 멕시코의 토난친틀라 천문대에 있는 0.7m 슈미트 망원경으로 촬영한 사진 건판에서 "분명히 보라색"으로 나타났고, 멕시코 천문학자 브라울리오 이리아르테와 엔리케 차비라에 의해 토난친틀라 목록에서 618번 항목으로 등재되었다.^[4]

2. 2. 퀘이사로의 발견 (1970년)

1970년 이탈리아 볼로냐 천체 전파 천문 연구소의 전파 관측에서 TON 618의 전파 방출이 발견되었고, 이는 TON 618이 퀘이사임을 나타냈다.^[5] 마리 헬레네 울리치는 맥도날드 천문대에서 TON 618의 광학적 스펙트럼을 얻었는데, 이 스펙트럼은 퀘이사의 전형적인 방출선을 보여주었다. 울리히는 이 방출선의 높은 적색 편이를 통해 TON 618이 매우 멀리 떨어져 있다는 것을 알아냈고, 따라서 TON 618이 알려진 가장 밝은 퀘이사 중 하나임을 추론했다.^[6]

3. 구성 요소

TON 618은 퀘이사로, 은하 중심부에 있는 활동 은하핵이며, 그 엔진은 초대질량 블랙홀이 강착 원반의 고온 가스와 물질을 공급받아 작동한다. 관측된 적색 편이 2.219를 고려할 때, TON 618의 빛은 약 108억 년 전에 출발한 것으로 추정된다. 중심 퀘이사의 밝기 때문에, 주변 은하는 빛에 가려져 지구에서는 보이지 않는다.

TON 618은 Lyman-알파 방출원으로, 이는 적어도 1980년대부터 잘 알려져 왔다.^[13] 2021년 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 집합체(ALMA) 관측 결과, TON 618의 Lyman-알파 복사는 퀘이사와 그 모은하를 둘러싼 거대한 가스 구름, 즉 Lyman-알파 블롭(LAB)에서 비롯된 것으로 밝혀졌다.^[2]

3. 1. 초대질량 블랙홀

TON 618은 은하 중심부에 위치한 활동은하핵이자, 강착원반에서 가열된 가스와 물질을 흡수하는 초대질량 블랙홀이다. 이 블랙홀에서 나오는 빛은 108억 년 전의 것으로 추정된다. 지구에서는 주변 은하들의 빛에 가려 볼 수 없다. 절대등급은 -30.7이고 광도는 4×10⁴⁰ 와트, 또는 140조 태양 광도이며 발견된 우주에서 가장 밝은 물체 중 하나이다.^[23]

다른 퀘이사와 마찬가지로 TON 618은 강착원반보다 광대역 영역의 차가운 가스에서 나오는 방출선을 포함하는 스펙트럼을 가지고 있다. 광대역 영역의 크기는 퀘이사를 비추는 퀘이사 방사선의 밝기로 계산할 수 있다. TON 618 스펙트럼 방출선은 비정상적으로 넓은 것으로 밝혀졌으며 이는 가스가 퀘이사 주변을 매우 빠르게 돌고 있음을 나타낸다.^[24]

3. 1. 1. 질량 및 크기

TON 618은 매우 강한 중력을 가진 초대질량 블랙홀로, H_β선을 측정한 결과 물질이 10,500km/s 속도로 떨어지고 있는 것으로 나타났다.^[24] 이 블랙홀의 질량은 최소 660억 태양질량으로 측정되었다.^[24] 이는 대마젤란 은하에 있는 모든 항성의 질량을 합한 것의 6.6배 이상이며, 우리은하의 중심 블랙홀인 궁수자리 A*보다 15,300배 더 무겁다. 이 블랙홀의 슈바르츠실트 반지름은 1,300AU(약 1950억km 또는 0.02 광년)로 해왕성에서 태양까지 거리의 40배 이상이다.

TON 618과 피닉스 A의 블랙홀의 사건의 지평선 크기 비교. 해왕성의 궤도(흰색 타원)도 함께 표시되어 있다.

Shemmer 등은 TON 618을 포함한 29개의 퀘이사의 H_β 스펙트럼선의 폭을 측정하여 N_V 및 C_IV 방출선을 사용하여 강착률과 중심 블랙홀의 질량을 계산했다.^[8] TON 618의 스펙트럼에서 방출선이 비정상적으로 넓게 나타났으며,^[6] 이는 가스가 매우 빠르게 이동하고 있음을 나타낸다. TON 618의 반치폭은 29개의 퀘이사 중 가장 컸으며, H_β 스펙트럼선을 직접 측정하여 10,500km/s의 속도로 물질이 유입되는 징후가 나타나 강력한 중력을 나타낸다.^[8] 이를 통해 TON 618 중심 블랙홀의 질량은 으로 추정되었다.^[8] 이는 우리 은하에 있는 모든 별의 질량을 합친 보다 크며,^[9] 우리 은하 중심 블랙홀인 궁수자리 A*보다 15,300배 더 무겁다. 이러한 높은 질량으로 인해 TON 618은 초대질량 블랙홀로 분류될 수 있다.^[10]^[11] 이러한 질량의 블랙홀은 1,300 천문 단위 (약 3,900억 km 또는 0.04 광년)의 슈바르츠실트 반지름을 가지며, 이는 해왕성에서 태양까지의 거리의 40배 이상이고, 사건의 지평선은 30개 이상의 태양계를 그 안에 담을 수 있을 정도로 크다.

2019년, Ge 등은 H_β 대신 C IV 방출선을 사용한 측정에서 의 주변 가스의 낮은 상대 속도를 발견했으며, 이는 중심 블랙홀의 낮은 질량 을 나타내며, 이전 추정치보다 낮다.^[12]

3. 1. 2. 강착 원반

TON 618은 은하 중심부에 있는 활동은하핵으로, 초대질량 블랙홀이 강착 원반의 뜨거운 가스와 물질을 흡수하며 에너지를 방출한다. TON 618의 스펙트럼에서는 강착 원반 바깥쪽의 차가운 가스에서 나오는 방출선이 관측된다. 이 영역을 광대역 영역이라고 부르며, 크기는 퀘이사를 비추는 빛의 밝기로 계산할 수 있다.^[7]

TON 618의 스펙트럼 방출선은 매우 넓게 나타나는데,^[6] 이는 가스가 매우 빠른 속도로 움직이고 있음을 의미한다. H_β선의 폭을 측정하여 가스가 10,500km/s의 속도로 유입되고 있다는 것을 확인했으며, 이는 매우 강한 중력이 작용하고 있음을 나타낸다.^[8] 이를 통해 TON 618 중심 블랙홀의 질량은 으로 추정되었다.^[8] 이는 우리 은하 중심 블랙홀인 궁수자리 A*보다 15,300배 더 무거운 값이다.

이러한 질량을 가진 블랙홀은 1,300 천문 단위(약 3,900억 km 또는 0.04 광년)의 슈바르츠실트 반지름을 가지는데, 이는 해왕성에서 태양까지 거리의 40배가 넘는 크기이다.

3. 2. 라이먼-알파 블롭 (Lyman-alpha Blob, LAB)

TON 618은 라이먼-알파 방출원으로, 1980년대부터 이 사실이 알려져 있었다.^[13] 라이먼-알파 방출원은 중성 수소에서 방출되는 자외선 파장인 라이먼-알파선을 방출하는 천체이다. 지구 대기의 공기는 라이먼-알파선을 강하게 흡수하기 때문에, 이러한 천체는 연구하기 어려워 라이먼-알파 방출원 연구는 적색편이가 높은 천체로 제한되었다. TON 618은 라이먼-알파 복사를 밝게 방출하면서도 높은 적색편이를 가지고 있어 라이먼-알파 숲 연구에 중요한 천체가 되었다.^[14]

2021년 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 집합체(ALMA) 관측에 따르면, TON 618의 라이먼-알파 복사는 퀘이사와 모은하를 둘러싼 거대한 가스 구름에서 비롯된 것으로 밝혀졌다.^[2] 이 가스 구름은 라이먼-알파 블롭(LAB)으로, 현재까지 알려진 가장 큰 천체 중 하나이다. LAB는 라이먼-알파 방출원으로 분류되는 거대한 가스 성운 집합체이다. 이러한 은하 크기의 거대 구름은 알려진 가장 큰 성운 중 일부이며, 2000년대에 확인된 일부 LAB는 크기가 최소 수십만 광년에 달했다.^[15]

TON 618을 둘러싼 거대한 라이먼-알파 성운은 지름이 최소 100kpc이며, 이는 우리 은하 지름의 두 배이다.^[2] 이 성운은 내부 분자 유출과 주변 은하 매질의 광범위한 차가운 분자 가스, 두 부분으로 구성되어 있다. 각 부분은 500억 태양질량(M_☉)의 질량을 가지며,^[2] 중앙 퀘이사가 생성하는 천체물리 제트와 정렬되어 있다. TON 618에서 나오는 극심한 복사는 성운의 수소를 자극하여 라이먼-알파선에서 밝게 빛나게 한다. 이는 내부 은하에 의해 구동되는 다른 LAB 관측과 일치한다.^[16] 퀘이사와 LAB는 모두 현대 은하의 전구체이므로, TON 618과 그 거대한 LAB에 대한 관측은 거대 은하 진화 과정을 이해하는 데 기여했다.^[2]

3. 2. 1. 구조 및 특성

Lyman-알파 블롭

TON 618이 Lyman-알파 방출원이라는 사실은 적어도 1980년대부터 잘 알려져 왔다.^[13] Lyman-알파 방출원은 중성 수소에서 방출되는 자외선 파장인 Lyman-알파선을 현저하게 방출하는 것이 특징이다. 그러나 이러한 천체는 지구 대기의 공기에 의해 Lyman-알파선이 강하게 흡수되기 때문에 연구가 매우 어려웠으며, Lyman-알파 방출원 연구는 적색편이가 높은 천체로 제한되었다. TON 618은 Lyman-알파 복사를 밝게 방출하는 동시에 높은 적색편이를 가지고 있어, Lyman-알파 숲 연구에서 가장 중요한 천체 중 하나가 되었다.^[14]

2021년 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 집합체(ALMA)의 관측 결과, TON 618의 Lyman-알파 복사의 명백한 원천은 퀘이사와 그 모은하를 둘러싼 거대한 가스 구름이라는 것이 밝혀졌다.^[2] 이는 TON 618을 Lyman-알파 블롭(LAB)으로 만들며, 이는 지금까지 알려진 가장 큰 천체 중 하나이다.

LAB는 Lyman-알파 방출원으로 분류되는 거대한 가스, 즉 성운의 집합체이다. 이러한 거대한 은하 크기의 구름은 알려진 가장 큰 성운 중 일부이며, 2000년대에 확인된 일부 LAB는 최소 수십만 광년에 달하는 크기에 이르렀다.^[15]

TON 618의 경우, 이를 둘러싼 거대한 Lyman-알파 성운은 적어도 100kpc의 지름을 가지며, 이는 우리 은하의 두 배 크기이다.^[2] 성운은 두 부분으로 구성된다. 즉, 내부 분자 유출과 주변 은하 매질의 광범위한 차가운 분자 가스로, 각각 500억 태양질량(M_☉)의 질량을 가지고 있으며,^[2] 둘 다 중앙 퀘이사가 생성하는 천체물리 제트에 정렬되어 있다. TON 618에서 나오는 극심한 복사는 성운의 수소를 매우 많이 자극하여 Lyman-알파선에서 밝게 빛나게 하며, 이는 내부 은하에 의해 구동되는 다른 LAB의 관측과 일치한다.^[16] 퀘이사와 LAB는 모두 현대 은하의 전구체이므로, TON 618과 그 거대한 LAB에 대한 관측은 특히 이온화 및 초기 발달을 탐구하면서, 거대 은하의 진화를 주도하는 과정을 통찰하는 데 기여했다.^[2]

4. 토난친틀라 목록의 다른 천체

NGC 6380 - TON 1으로 등재된 구상 성단으로, 토난친틀라 목록의 첫 번째 항목이다.
SX 작은사자자리 - TON 45로 등재된 변광성이다.
U 쌍둥이자리 - TON 842로 등재된 항성계이다.
RZ 작은사자자리 - TON 1107로 등재된 격변 변광성이다.

참조

_[1] 웹사이트 NED results for object TON 618 https://ned.ipac.cal[...] 2021-08-15
_[2] 논문 Massive Molecular Outflow and 100 kpc Extended Cold Halo Gas in the Enormous Lyα Nebula of QSO 1228+3128 2021-11-25
_[3] 웹사이트 1963: Maarten Schmidt Discovers Quasars https://web.archive.[...] Observatories of the Carnegie Institution for Science 2017-10-21
_[4] 논문 Estrellas Azules en el Casquete Galactico Norte http://www.astroscu.[...] 1957
_[5] 논문 A catalogue of 3235 radio sources at 408 MHz 1970
_[6] 논문 Optical spectrum and redshifts of a quasar of extremely high intrinsice luminosity: B2 1225+31 1976
_[7] 논문 Reverberation measurements for 17 quasars and the size-mass-luminosity relations in active galactic nuclei 2000
_[8] 논문 Near-infrared spectroscopy of high-redshift active galactic nuclei: I. A metallicity-accretion rate relationship 2004
_[9] 논문 Mass models of the Milky Way 2011-07
_[10] 웹사이트 '"Ultramassive" black holes may be the biggest ever found – and they'\'re growing fast' https://newatlas.com[...] 2018-02-21
_[11] 웹사이트 From Super to Ultra: Just How Big Can Black Holes Get? https://www.nasa.gov[...] NASA – Chandra X-Ray Observatory 2012-12-18
_[12] 논문 The Blueshift of the C IV Broad Emission Line in QSOs 2019-03-21
_[13] 논문 The distribution of Lyman-alpha absorption lines in the spectra of six QSOs: evidence for an intergalactic origin.
_[14] 논문 The Lyman alpha forest towards B2 1225 + 317 https://academic.oup[...] 2022-01-29
_[15] 논문 Lyα Imaging of a Proto–Cluster Region at ⟨ z ⟩ = 3.09
_[16] 뉴스 Giant Space Blob Glows from Within http://www.eso.org/p[...] 2011-08-17
_[17] URL https://ned.ipac.cal[...]
_[18] URL https://ned.ipac.cal[...]
_[19] URL https://ned.ipac.cal[...]
_[20] 논문 Near Infrared Spectroscopy of High Redshift Active Galactic Nuclei. I. A Metallicity-Accretion Rate Relationship http://arxiv.org/abs[...] 2004-10-20
_[21] 웹인용 1963: Maarten Schmidt Discovers Quasars {{!}} Everyday Cosmology http://cosmology.car[...] 2023-05-26
_[22] 웹인용 Blue stars in the North Galactic Cap http://www.astroscu.[...] 2023-05-26
_[23] 웹인용 By Name {{!}} NASA/IPAC Extragalactic Database https://ned.ipac.cal[...] 2023-05-26
_[24] 논문 Mass models of the Milky Way http://arxiv.org/abs[...] 2011-07-01

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