퀘이사

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퀘이사의 상상도

퀘이사(Quasar; QUASi-stellAR radio source: 준성 전파원) 또는 준성(準星)은 극단적으로 밝고, 멀리 떨어져 있는 천체이다. 그 정체는 은하의 핵이지만, 항성 모양의 천체여서 이러한 이름이 붙여졌다. QSO(QUASi-stellAR Object: 준성체)에 속하는 천체 중 전파원인 것을 말한다.

준성의 크기는 태양계와 비슷할 것으로 보이나 밝기는 태양보다 수조 배나 밝다. 처음에 이들은 별처럼 점으로 보이며, 그 스펙트럼에 높은 적색편이를 일으키는 라디오 전파와 가시광선을 포함한 전자기 에너지의 근원로서 알려졌다. 우주에서 발견된 천체 가운데서 가장 멀리 있을 것으로 여겨지는 이 천체의 빛이 지구까지 오는 데는 아주 오랜 시간이 걸리므로, 오늘날 보는 빛은 실제로 수십억 년 전에 방출된 것이다. 따라서 퀘이사를 연구하면 초기 우주에 대한 정보를 얻을 수 있다.

아직도 퀘이사가 어떻게 엄청난 양의 복사 에너지를 방출하는지는 확실하게 알지 못한다. 처음에는 이들 천체의 성질에 약간의 모순이 있었지만, 현재는 퀘이사는 젊은 은하계 중앙의 매우 무거운 블랙홀을 둘러싸는 물질의 조밀한 헤일로(halo)라는 것이 일반적인 생각이다.

[편집] 관측 및 연구

퀘이사 HE0450-2958

3C라는 이름의 천체표에 있는 전파원의 위치에 대응하는 천체를 광학 망원경으로 찾아내는 프로그램이 시작되던 1960년, 3C 48의 위치에서 16등의 밝기를 가진 항성상 천체가 발견되었다. 같은 종류의 제2호는 1963년에 발견된 3C 273으로, 이것은 13등의 밝기를 가진다. 그해 이들의 스펙트럼선이 크게 빨간 쪽으로 편이되어 있음이 인정되어, 우리은하 외부의 천체 같다고 하여 주목을 끌었다. 스펙트럼에 폭이 넓은 휘선(輝線)이 보이는 점, 단파장의 빛이나 자외선 영역의 방사가 강한 점, 전파원인 점 등 특이은하와 공통되는 특징들을 지니고 있는 점도 주목할 만하다. 1967년까지에는 약 150개가 발견되고, 그 중 약 100개는 적색편이가 측정되어 있다. 또한 이들 천체의 다른 특징으로서 수주간 내지 수개월의 주기로 변광 또는 전파강도의 변화를 보이는 것도 적지 않다. 1965년에는 다른 특징은 모두 같으나 다만 전파를 내지 않는다는 점만이 다른 종류의 것이 몇 개 발견되었다. 이들은 아직 발견 수가 적지만, 전파를 내는 것보다 훨씬 많지 않을까 생각되고 있다.

준성의 커다란 적색편이(10%∼220%)의 원인에 대해서는 몇 가지 해석이 있다. 첫째 해석은, 보통의 은하계와 마찬가지로 우주팽창에 의한 후퇴운동 때문에 생긴 도플러 효과라는 생각이다. 공식에 의해서 Z＝0.10∼2.20이라는 값에 대한 후퇴속도를 계산하면 (상대론적 도플러효과 공식), V＝0.10C∼0.82C＝30,000∼250,000km／sec가 되며, 허블의 법칙을 그대로 적용하면 이들 천체의 거리는 약 10억 광년 내지 100억 광년이 된다. 둘째 해석은, 준성의 빛이 강한 중력장 안에서 방출되고, 그 중력장을 탈출하는 데에 에너지를 잃고 파장이 길어졌다고 하는 생각이다. 이 경우는, 이들 천체가 반드시 수십억 광년이란 원거리에 있지 않아도 된다. 두 해석에 대한 판정은 현재 내려지지 않고 있다. 거리의 추정이 틀리면 그 실광도의 값도 달라진다. 3C 273의 경우, 허블의 법칙으로 계산한 거리 20억 광년을 채용하면 실광도는 태양의 몇 조배나 되고, 초거은하(M87) 등의 1만배나 밝다. 그러나 근거리설에서는 더 어두워진다. 또 지름은, 항성상으로 보이는 점으로나 변광주기가 몇개월 정도인 점으로 보아 보통의 외은하계보다 훨씬 작은 것으로 생각되고 있다.