퀘이사

1 천문학 용어

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크고 아름답다현재까지 발견된 퀘이사 중 가장 멀리 있는 ULAS J1120+0641의 상상도. 이 퀘이사는 태양의 20억 배 질량의 블랙홀에 의해 그 에너지를 얻고 있다.

'별처럼 보이는 전파원(QUASi-stellAR radio source)'의 약자로 QUASAR라고 이름이 붙었는데, 이것들이 전파만 쏘는 건 아니고 해서 풀네임만 '준항성상 천체(QSO : QUASi-stellAR object)'로 살짝 고쳐서 계속 퀘이사라고 부른다. 준성(準星)이라고도 한다.

6억 광년에서 280억 광년 사이 범위에서 발견되는 정체불명의 천체. 관측 가능한 우주의 반지름이 수백억(460억 ~780억 광년 - 논문에 따라 다르다. 대개는 460억 근방으로 보는 편,)으로 추산됨을 고려할 때 이들 퀘이사들 중 아주 멀리 떨어진 퀘이사들은 우리가 관측할 수 있는 천체들 가운데서는 비교적 우주 탄생 초창기의 모습을 간직하고 있는 천체들임을 알 수 있다. 멀리 떨어진 천체일수록, 빛이 우리 눈에 도달하는 데 걸리는 시간이 있는 만큼 더 옛날의 모습이 관측되고 있는 것이기 때문이다.

별 하나처럼 보이지만 우리 은하 전체의 밝기보다 수십~100배까지 밝은 비상식적인 천체이다. 가시광선 뿐 아니라 모든 파장에서 미친듯한 에너지를 뿜어내고 있어서 오랫동안 신비의 천체로 불리곤 했다. 사진으로 찍으면 퍼져 보이는 은하와는 달리 점광원으로 보였기 때문에 처음에는 기묘한 스펙트럼을 가진 별의 일종으로 생각되기도 했다. 그러나 이 스펙트럼이 사실은 엄청나게 적색편이된 수소선이라는 것이 밝혀지자 우리 은하 내에 위치한 별이 아니라 수십억 광년 이상 떨어진 천체라는 사실이 드러났다.

연구 결과에 의하면 130억 년 전 은하가 처음 생길 때의 원시적인 은하였으며 매우 밀도가 높은 상태였다. 실제로 퀘이사 주변에 희미한 은하의 모양 같은 것이 관측되기도 하여서 이 추측을 뒷받침하고 있다. 또한 어떤 퀘이사들은 수 시간~수 일에 걸쳐서 밝기 변화를 일으키는데, 이는 막대한 에너지를 뿜어내고 있는 이 퀘이사의 주 에너지원이 태양계 크기 정도 밖에 되지 않는다는 것을 뜻한다. 흠좀무.

현재 받아들여지는 퀘이사의 에너지원은 거대한 블랙홀이다. 처음에 종족 III의 별이 초신성 폭발을 하게 되면 충격파로 인해 가스가 요동을 치게 되며, 뭉치게 되는 부분이 생기게 되고, 이후 가스 자체의 중력에 의해 비정상적으로 엄청나게 뭉쳐져서 거대한 별이 수백~수만개나 태어나 신생 성단이 형성된다. 어떤 곳은 태양 질량의 100배가 넘는 거대한 별이 1만개 이상 밀집되어 태어나기도 한다. 이중 어떤 별은 태양 질량의 450배나 되는 거대한 별인데 이 별은 신생 성단의 중심지에 위치하고 있다. 초기에는 중원소 함량이 낮아 더 큰 별이 만들어질 수 있다.(항성목록 참고) 또한 밀집된 곳이라 가스가 뭉쳐서 처음부터 이런 괴물별이 만들어질 수 있었고, 쌍성이나 다중성이 만들어졌다 하더라도 워낙 가까이 좁은 공간에 대형별이 수백 수천개가 형성된 터라 이들 별들 중 일부는 서로 충돌하여 합쳐져서 괴물별이 탄생할 수 있다. 이러한 별이 초신성 폭발을 하게 되면 태양 질량의 15배의 거대한 블랙홀이 태어나는데 일반적으로 태어나는 블랙홀(태양의 3~4배)보다 훨씬 크다.
워낙 가스가 밀집된 지역이고 주위에 있는 대형별들도 초신성 폭발을 하고 밀집된 가스의 중력으로 외부 가스가 계속 유입되고 대형별이 또 태어나고를 반복한다. 이 과정이 반복되면서 가스의 일부는 블랙홀로 들어오는데 워낙 가스가 많다 보니 계속 들어온다. 결국 중심의 블랙홀은 급격히 성장하면서 퀘이사로 발전한다.

또한 주위 블랙홀도 중심 블랙홀한테 큰 영향을 준다. 주위 블랙홀은 중심 주위에 존재했던 수천개의 대형별들중 일부가 초신성 폭발 후 형성하여 신생 성단 중심부에는 블랙홀이 다량 존재하기도 한다. 즉 우주 초기 133억 9천만년전 태양 질량의 116~260배 사이의 별은 쌍 불안정성 폭발을 하여 아무것도 안남기는 폭발을 하였고, 그러한 별이 우주 거대별의 90% 이상 대다수를 차지하였지만 그 외의 질량대의 별은 폭발 후 블랙홀을 남겼다. 5% 미만이지만 신생 성단내에 별이 2만개가 있다면, 그 중 대형별 1만개가 있었으므로 그 성단에는 수백개의 블랙홀이 존재했으므로 상당히 많은 수의 블랙홀이 존재했었다고 볼 수 있다.
이들 블랙홀은 주위의 가스를 조금씩 먹으면서 성장하는 과정에서 시간이 가면 갈수록 중심에 있는 블랙홀로 이끌리는데, 이끌리는 과정에서 가스를 한움큼 움켜쥐고 중심의 블랙홀과 합쳐진다. 또한 중성자별도 주위에 가스를 삼킴으로써 폭발을 반복하면서 중심의 블랙홀에 합쳐졌으며, 백색왜성은 Ia형 초신성 폭발을 일으켜 가스를 요동치게 하여 중심부의 블랙홀의 활동을 더 크게 하였다. 중심의 블랙홀은 은하 내에 존재하는 다수의 블랙홀과 중성자별과 Ia형 초신성 폭발로 인해 요동치는 가스를 잡아먹음으로써 더 커지고, 더 많은 가스를 받아들일 수 있다.

우주 초기는 지금보다 훨씬 가스의 밀도가 높았다. 130억년전의 우주 부피와 현 우주 부피는 5천배나 차이나므로 밀도도 상당히 높았을 터인즉 많은 가스를 블랙홀로 들이기 충분했다. 끌려들어가는 가스 자체도 중력이 있으므로, 주위의 가스도 계속 빨려들게 된다. 이런 식으로 중심의 블랙홀은 급격히 성장한다. 110억년전에도 이미 우리 은하의 중심 블랙홀의 질량은 이미 태양의 400만배를 넘었다. (현재 우리 은하 중심 블랙홀의 질량은 태양의 431만배.)

그래도 우리 은하는 주변의 상대적으로 작은 은하들과 가스들을 야금야금 잡아먹었기에 은하 질량에 비해 블랙홀의 질량이 그리 큰 편이 아니다. 대략 116만분의 1 수준.(5조vs431만) 따라서 우리 은하는 퀘이사 시절때에도 과거의 다른 퀘이사들에 비해 밝지는 않았다. 물론 현 태양의 수조배에 달하는 막대한 에너지를 뿜었지만..

하지만 몇몇 퀘이사들은 자신의 질량과 비슷한 거대한 은하를 잡아먹는 사건이 있다. 과거의 우주는 지금보다 밀도가 훨씬 높았으므로 지금의 은하 합병 사건보다 훨씬 격렬했다. 이러한 퀘이사들은 급격히 커져 우주 탄생 10억년만인 128억년전에 은하 중심부에 이미 태양의 30억배나 되는 거대 블랙홀을 탄생시켰다. 이러한 거대 퀘이사들은 태양의 100조~1000조배, 심지어 1경배가 넘는 에너지를 내 뿜었으며 은하 전체는 이온화 되어 자신이 가지고 있던 가스의 90~99%까지도 은하 밖으로 방출시킨다. 결국 은하는 일반적인 은하수준으로 되고 퀘이사는 활동을 멈추게 된다.
이런 격렬한 활동을 하고 있는 은하 중심 블랙홀의 질량은 은하 전체 질량의 0.1%~0.2%까지 차지하여 엄청나게 무겁다. 단 아무리 무거운 중심 블랙홀이라 해도 은하 전체 질량의 0.2%를 넘지는 못하는데 그 이유는 퀘이사의 활동이 심해질수록 아무리 은하 자체의 밀도가 높아도 은하 자체가 가지고 있는 가스의 상당부분이 외부로 방출되고, 따라서 은하가 적정 밀도를 가지고 되어 별의 탄생수도 안정화되고 퀘이사가 활동하는데 이용될 수 있는 가스도 줄어들기 때문이다. 가스가 줄어들면 퀘이사의 활동도 멈추고 중심 블랙홀의 성장도 멈추게 된다.

블랙홀 주위는 에너지의 10~40%까지 에너지로 전환되므로 핵융합에 비해 훨씬 더 밝고 뜨겁다. 하지만 블랙홀은 빨려들어가는 물질의 1%도 못 빨아들이고 99% 다시 내 뱉는데 강착원반에 엄청난 자기장과 폭발 에너지 덕분에 대부분의 물질은 블랙홀의 사건의 지평선 근처로 들어가기 전에 제트 형태로 블랙홀을 탈출한다.

이렇게 뜨거워서 몇몇 퀘이사의 밝기는 태양의 1000조~1경배에 이르기도 한다. 하지만 이런 엄청난 에너지가 나오는 영역이 극도로 좁은 곳에 집중되어 있다는 점을 생각해 보면 은하 중심부 블랙홀의 활동이 아니면 설명이 불가능해진다. 퀘이사가 은하의 예전 모습을 비춰주는 것이라면 현재 대부분의 은하 중심에서 발견되는 거대 블랙홀이 이러한 퀘이사와 같은 천체의 현재 모습이라는 추측이 가능해진다. 퀘이사의 이런 엄청난 활동은 은하 자체의 밀도를 줄어주는 역할을 하는데 퀘이사의 엄청난 에너지로 이온화 되어 가스들의 대부분은 은하밖으로 탈출된다. 대략 90%의 가스들이 은하 밖으로 탈출하고 10%만 남게 된다. 참고로 우리 은하의 헤일로에 있는 얇은 가스막의 질량은 은하 내부의 질량보다 10배나 더 무겁다.
만약 이런 퀘이사의 활동이 없었다면 은하의 밀도는 지금보다 10배 이상 더 높고 별의 수도 훨씬 더 많게 되었지만 퀘이사의 활동으로 은하내의 가스의 90% 이상이 은하밖의 헤일로로 밀려나 별의 생성속도도 조절되게 되었다. 퀘이사의 활동은 120~132억년전 사이에 가장 심하게 활동을 하였고 이후 점차 줄어들었다. 실제로 우주에서 퀘이사의 활동이 끝나가는 80억년전부터 은하 내부의 별의 생성이 현재와 비슷해 질 정도까지 줄어들었다.

결국 우주가 나이가 들수록 활동적인 퀘이사의 숫자가 줄어들고 것이다. 지금은 비슷한 크기끼리의 은하와 은하와의 합병시 거대 퀘이사 활동이 발생하고 큰 은하가 작은 은하와 가스를 삼킬 때는 약한 퀘이사 활동이 일어난다. 우리 은하처럼 비교적 가스가 많은 은하의 경우는 주기적으로 은하 중심부의 가스가 뭉쳐 대량의 별이 태어날 때에는 약한 퀘이사 활동이 일어나는데 2억년 후에 이런 활동이 일어날 것이다.

또한 우주가 커지면서 은하와 은하단 자체의 밀도는 우주가 커지던 말던 상관없이 유지되지만 은하단 외부의 밀도가 전체적으로 낮아져 아무대서나 은하가 막 생성되기도 어렵게 되었고 생성되어봤자 대부분 작은 적색왜성과 갈색왜성밖에 못 만들기 때문이다. 또한 은하 내부도 과거의 퀘이사 활동으로 인해 은하 내부의 물질을 외곽으로 밀어버린 것인 이유가 있다. 133억 9천만년전까지만 하더라도 우주 자체에서 생성되는 별의 50% 가까이가 태양 질량의 평균 180배에 해당했지만, 현재는 은하 내부에서도 태어나고 있는 별의 98% 이상이 적색왜성들이다. 우주가 커지고 은하 자체도 과거의 퀘이사로 인해 폭발적인 별 탄생률과 가스들의 밀도가 낮아져 퀘이사에게 올 가스가 줄어들었기에 은하내에 특별한 활동이 없는 한 휴면기에 접어들었고 현재는 빛을 거의 내지 않는 거대 블랙홀의 형태로 발견되는 것이다.

우주에서 제일 먼 거리에서 발견되는 천체란 점 때문에 안드로메다 관광을 뛰어넘는 퀘이사 관광이란 말이 있을 법도 한데 잘 안 쓰인다. 왠지 그 이유를 알 것 같다

퀘이사는 빅뱅 우주론의 유력한 증거이다. 즉 최근에는 퀘이사가 발견되지 않는 것으로 보아 과거 우주와 현재 우주가 밀도 등의 면에서 달랐다는 사실을 알 수 있기 때문이다. 가까운 거리, 즉 최근의 우주에서는 퀘이사가 전혀 발견되지 않는다는 사실로부터, 우주 생성 초기에 있었던 퀘이사들이 우주 환경의 변화로 활동성을 잃어 더 이상 보이지 않게 된 것이라는 유추가 가능해진다.

퀘이사의 정체에 대한 다른 추측들도 있었다.

• 은하에서 빠른 속도로 떨어져 나온 일종의 투사체라는 가설이 있었다. 그러나 우리를 향해 날아오는 퀘이사는 없다는 문제점이 있으므로 버로우 애초에 빛의 속도에 가깝게 그런걸 날릴 만한 은하가 존재하나?
• 퀘이사가 실은 멀리 떨어진 은하가 아니라 우리 은하 내에 있는 밝은 중성자별의 일종이라는 주장도 있었다. 퀘이사에서 나타나는 높은 적색 편이는 사실 강한 중력장에서 나타나는 상대론적 적색 편이라는 것이다. 그러나 퀘이사로부터 온 빛이 (근처에 위치한) 은하단에 의해 휘어지는 중력 렌즈 현상이 관측되어 이 이론도 신빙성을 잃게 되었다.
• 화이트홀이란 주장이 있었다.

사람들이 퀘이사가 멀리 떨어진 거대 블랙홀임을 믿지 못하는 이유는 아마도 그 비상식적인 밝기에 있을 것이다. 퀘이사는 현재 발견된 가장 먼 곳에 있으며 지속적으로 발광하는 점광원이며, 사실 적색 편이가 아니면 일반 별과 별 다른 것이 없다.

U1.27이라고 73개의 퀘이사가 모여있는 그룹이 있는데 그 크기가 자그마치 40억 광년이다. 관측 가능한 우주 범위안에서 가장 거대한 구조였다. 그 후 100억 광년이 넘는 규모의 '헤라클레스자리-북쪽왕관자리 장성'의 발견으로 물러났지만 여전히 2위 자리를 고수중이다.

1.1 관련 문서

• 3C 273

1.2 EVE 온라인에서의 퀘이사

웜홀을 통해 갈 수 있는 W 스페이스 성계에서 가끔 볼 수 있다. 성계 전체에 상태이상효과를 준다.

2 코나미의 리듬게임 비트매니아 IIDX의 수록곡

quasar 항목 참조.

3 일본 출신의 비트매니아 IIDX 탑랭커

quasar (2번) 항목 참조.

4 파이널 판타지 6에 등장하는 청마법

하늘에서 운석군이 화면을 휘젓고 다닌다. 그랜드 트라인도 잉여 취급받는 마당에 이딴 게 쓸모가 있을 리가 없다. 하지만 FF6 중에서도 연출이 손꼽히게 간지나는 데다가 최강육성하면 워낙 먼치킨이 되는지라 스트라고스를 잘 키우면 이 기술로도 전체 9999 띄우는 건 가능하다.

삼투신 중 하나인 여신이 사용.

5 부서진 세계의 주인공의 코드네임

주인공의 이름은 나오지 않고 작중 인물들에게서는 대부분 이 이름으로 불린다. 이름이 나올 타이밍에도 '네 이름은 누구에게 들어서 알고 있어' 란 식이고, 가족들은 나래의 경우엔 오빠, 부모의 경우엔 아들이라 부른다.
키리에게는 퀘이라는 별칭으로 불렸었다.

막대사탕과 mp3가 트레이드 마크.

소설 초반부터 끝날 때까지 너덜너덜 구르는 캐릭터. 쉴 만하면 구르고 구르고 또 구르는 안습 주인공의 행보를 잇고 있다. 용케 버틴다 싶을 정도.

신에게서 예전 사망하기 전, 그리고 세계가 멸망하기 전의 기억을 새로운 세계의 자신이 계속해서 기억할 수 있도록 선택받았다. 무한 루프는 아니지만 신의 힘으로 가능한 루프는 8만 번(...).

약속(보유 능력)은 손에 닿은 '모든 것'을 멈추는 약속이다. 주요 사용법은 상대방을 붙잡아서 멈추거나 상대방의 공격을 막는 데 주로 쓰인다. 목만 움직이게 하는 등 범위는 조절 가능하다. 1권에서만 하더라도 퀘이사는 아무 쓸모도 없는 능력이라고 생각하고 있었으나...

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결과적으로 손은 항상 세계에 닿아있기 때문에 세계에 속한 물체는 물론이고 세계까지 멈춰버릴 수 있다. 주인공이 신에게 루프의 대상자로서 선택된 것도, 주인공만이 세계 멸망을 막을 수 있는 것도, 등장인물 중 가장 마법을 잘 쓸수 없는 것도 바로 이 약속 때문.

상당히 쪼잔하게 묘사되는 세계로 인해 루프를 거듭하기 전에는 자신의 능력의 한계를 손이 닿는 범위만이라고 생각하도록 한정당해 버렸고, 그러면서도 마법의 효과, 즉 세계가 부탁을 들어주는 범위는 매우 약했다.

그러나 3번째의 세계에서 망가진 퀘이사는 작품 내 등장인물들을 죄다 학살, 심지어 세계 멸망의 장본인이자 신에 가까운 존재인 루젤란조차 그를 죽일 수 없어서 퀘이사 스스로 일부러 살해당해 주었다.

세계를 유일하게 구하는 방법, 그것은 퀘이사가 루젤란이 있는 세계로 찾아가 그를 멈춰버리는 것 뿐이었다. 영원히. 그래서 퀘이사는 주변의 인물은 물론 자기 여동생인 나래까지 마법사로 만들어서 루젤란의 세계로 가는 문을 열고 일행과 전이, 루젤란을 멈춘 뒤 스스로 목이 베여 죽는 걸 자처해 죽는다. 그래도 죽기 전 계속 행복해지고 싶다고 생각해서 환생한 뒤로는 행복하게 살았을 듯.

6 워메이지의 등장 개념

이름 자체는 1번에서 따온 것으로 추정. 자세한 내용은 워메이지 항목 참고.

7 일본의 성인소년만화

성흔의 퀘이사 항목 참고.

8 유희왕의 카드

슈팅 퀘이사 드래곤의 약칭이다.사실 속도를 제외하면 퀘이사와는 관련이 없다

9 던전앤파이터 벨라트릭스(배틀메이지 1차각성)의 스킬

벨라트릭스의 스킬 퀘이사 익스플로젼의 약칭