연구개발 목표 및 내용 최종 목표 거대 블랙홀의 질량이 커지고 있는 단계의 활동은하핵(Active Galactic Nuclei, AGN)의 시간에 따른 변광 현상 및 활동 은하내, 외부 은하 환경을 관측함으로써, AGN의 변광 작용 및 세부구조의 크기를 살펴보고, 우주론적 활용 가치를 진단한다. 전체 내용 대부분의 은하 중심에 있는 블랙홀로의 질량이 유입되어 활동은하가 되는 과정과, 밝은 AGN 활동이 주변 물질을 데우고 밀어내는 되먹임 과정은 은하 내외부적인 환경에 의존한다고 설명한다. 이를 검증하기 위한 관
연구개발 목표 및 내용 최종 목표 거대 블랙홀의 질량이 커지고 있는 단계의 활동은하핵(Active Galactic Nuclei, AGN)의 시간에 따른 변광 현상 및 활동 은하내, 외부 은하 환경을 관측함으로써, AGN의 변광 작용 및 세부구조의 크기를 살펴보고, 우주론적 활용 가치를 진단한다. 전체 내용 대부분의 은하 중심에 있는 블랙홀로의 질량이 유입되어 활동은하가 되는 과정과, 밝은 AGN 활동이 주변 물질을 데우고 밀어내는 되먹임 과정은 은하 내외부적인 환경에 의존한다고 설명한다. 이를 검증하기 위한 관측으로 밝은 AGN이 은하 합병이 일어나는 환경에 있는지, 붉은 AGN이 푸른 AGN으로 되어 가는 과정에 있는지 확인한다. AGN의 광도는 수시로 변하는데 크기-광도 관계를 고광도 및 저광도에서 보강하기 위한 관측을 수행한다.
1단계 목표 적외선에서 붉은 퀘이사(Quasar, 은하핵이 전체 별빛보다 밝은 AGN)인 Hot DOG(Hot Dust-obscured Galaxy)의 활동은하 분류를 파악하고, AGN 활동이 은하 내외로부터 어떤 영향을 주고 받는지 확인한다. 적외선 등급이 크게 변하는 활동은하의 가시광 스펙트럼 변화를 이해한다. 내용 적외선에서 밝고 붉은 AGN 중에 Hot DOG의 스펙트럼을 분류하며, 이들 붉은 활동은하의 환경을 조사한다. 적외선 변광이 특징적인 AGN의 가시광 스펙트럼 변화를 측정하고, 관측 사실을 설명하는 타당한 모형을 제시한다.
2단계 목표 적외선 변광이 큰 AGN의 스펙트럼을 반복하여 얻어 광도 변화의 이유를 파악하고, AGN의 세부 구조의 모양을 결정짓는 크기-광도 관계를 고광도/저광도로 확장한다. 멀리 있는 무거운 AGN으로 원시은하단을 찾을 수 있을지 알아본다. 내용 적외선 등급이 크게 변하는 AGN의 가시광 스펙트럼 변화가 어떤 경향을 띠는지 분류하고 이해한다. 퀘이사의 넓은 선폭 지역 및 어두운 AGN의 먼지 구름 크기를 추정하여 크기-광도 관계를 살펴보기 위한 관측을 수행하고 자료를 분석한다. 적색이동 1.5 근처에서 무거운 AGN 주변 수 Mpc 거리 내의 은하 개수밀도를 측정한다.
연구개발성과 적외선에서 급격히 어두워지는 고광도 AGN, WISE J105203.55+151929.5의 스펙트럼 변화로부터 광도 변화가 부착원반에서의 불안정성에서 비롯될 가능성을 제시하였다 (2018, ApJ, 864, 27). Hot DOG의 측, 분광 관측을 통해 고광도 AGN 활동이 높은 질량 부착률을 동반함을 확인하였다(2018, ApJ, 852, 96; 2018, ApJ, 868, 15). 가장 멀리 있는 Hot DOG의 mm 연속 복사 관측 결과 다중 은하 합병 흔적을 발견하였다(2018, Science, 362, 1034). Hot DOG의 AGN 분류는 대부분 제1.8-2형으로 방출선이 좁게 나타나 먼지에 둘러쌓여 있고, 매우 강한 [OIII] 방출류를 확인하였다(2020, ApJ, 888, 110). Hot DOG를 포함한 붉은 AGN이 진화하는 모형에서는 광도가 높을 때 복사압에 의해 먼지와 기체가 밀려나 곧 푸른 AGN이 될 것으로 예상되나, 관측된 푸른 AGN 대비 붉은 AGN의 개수 비는 이를 지지하지 않아 AGN의 되먹임(feedback)이 은하의 활동 기간 내내 천천히, 은하 전반적인 규모에서 먼지와 기체를 밀어낼 가능성을 제시하였다(2021, ApJ, 906, 21). 적색이동 1.5 근방에 있는 무거운 퀘이사(밝은 AGN) 주변 79개의 방출선은하를 검출, 퀘이사에서 2Mpc 떨어진 곳에서 원시은하단 후보를 발견하였다(2021, ApJ, 920, 74). AGN의 크기-광도 관계를 보완하기 위한 관측, 적외선 등급이 크게 변하는 AGN의 모니터링 관측을 수행하였다.
연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 활동은하를 포함한 변광 천체 연구는 최근 기술적 발달로 급격히 발전하고 있다. 연구자가 참여한 선행 연구를 기반으로 더 많은 수의 변광 AGN 특징 조사를 이어 나가려 한다. AGN의 크기-광도 관계를 보완하는 관측은 곧 논문화 하여 AGN 내부 구조를 보다 자세히 이해할 것이며, 블랙홀 질량 추정, 먼지 구름의 분포, AGN을 우주론적 거리 측정 지표로 사용하는 등 다방면으로 활용될 것이다. AGN 되먹임 및 은하 환경은 시뮬레이션 연구와 관측 결과 사이에 아직 합의를 보지 못한 주제이다. 연구자가 참여할 제임스웹우주망원경 관측 및 우주론적 시뮬레이션 연구를 통해 후속 연구에 도전할 계획이다.
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