우주에서 가장 무거운 블랙홀 한 쌍

 

 

'화석' 은하 내부를 돌고 있는 두 개의 초질량 블랙홀은

지금까지 발견된 것 중 가장 무겁고 가장 가까운 블랙홀 쌍성

 

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천문학자들이 태양 280억 개와 맞먹는 가장 무거운 블랙홀 쌍을 발견했습니다. 블랙홀의 질량이 너무 커서 충돌과 합체를 거부합니다.

"화석"은하 B2 0402+379 내부에 있는 이 블랙홀 쌍성은 24광년 간격으로 서로를 돌고 있는 두 개의 거대한 초대질량 블랙홀로 구성되어 있으며, 지금까지 발견된 블랙홀 쌍성 중 가장 가까운 쌍성입니다.

그러나 이 쌍둥이 괴물은 극도의 근접성에도 불구하고 궤도 림보에 갇혀 더 이상 가까워지지 않고 30억 년 이상 똑같은 춤을 반복하고 있습니다. 천문학자들은 블랙홀 발레가 쉬는 시간 없이 계속될지 아니면 화려한 충돌로 끝날지 아직 확신하지 못하고 있습니다. 연구진은 1월 5일 천체물리학 저널에 연구 결과를 발표했습니다.

"일반적으로 더 가벼운 블랙홀 쌍을 가진 은하는 두 은하를 빠르게 결합하기에 충분한 별과 질량을 가지고있는 것으로 보입니다."라고 공동 저자 인 스탠포드 대학의 물리학 교수 인 로저 로마니는 성명에서 말했습니다. "이 쌍은 너무 무겁기 때문에 작업을 완료하려면 많은 별과 가스가 필요했습니다. 그러나 이항성계는 그런 물질의 중심 은하를 샅샅이 뒤져서 멈춰 버렸습니다."

 

An artist's illustration of the two supermassive black holes. (Image credit: NOIRLab/NSF/AURA/J. daSilva/M. Zamani)

 

 

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블랙홀은 거대한 별의 붕괴로 탄생하며 가스, 먼지, 별 또는 다른 블랙홀 등 너무 가까이 다가오는 모든 것을 먹어치우며 성장합니다. 그러나 최초의 블랙홀이 어디에서 왔는지는 여전히 미스터리로 남아 있습니다.

우주의 첫 10억 년인 '우주의 여명기'에 대한 과거의 시뮬레이션에 따르면 블랙홀은 차가운 가스와 먼지로 이루어진 구름이 급격히 붕괴할 운명에 처한 별들로 뭉쳐서 탄생한 것으로 추정됩니다. 일단 탄생한 블랙홀은 점점 더 커지면서 주변의 가스 기차를 따라 성장했고, 결국 왜소 은하의 첫 번째 별이 되어 붕괴했습니다.

천문학자들은 우주가 성장함에 따라 이 왜소 은하 내부의 블랙홀이 다른 은하와 빠르게 결합하여 더 큰 초질량 블랙홀과 더 큰 은하를 낳았다고 이론화합니다.

한 쌍의 병합에 가까운 블랙홀을 찾기 위해 천문학자들은 하와이에 있는 제미니 북쪽 망원경으로 수집한 기록 데이터를 샅샅이 뒤졌습니다. 과학자들은 별에서 나오는 빛을 뚜렷한 색으로 분리하는 망원경의 분광기(GMOS라고 함)를 사용하여 블랙홀 주변에서 가속하는 태양에서 발원한 빛을 발견했습니다.

이를 통해 천문학자들은 별과 가스로 이루어진 은하단 전체가 하나의 거대한 은하로 합쳐지면서 형성된 '화석 성단'인 B2 0402+379를 발견했습니다.

 

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화석 은하

우리은하의 상상도. 빨간색 원들은 화석은하의 대략적 범위, 노란색 Sun은 태양의 위치.

로마니는 "GMOS의 뛰어난 감도 덕분에 은하 중심에 가까이 다가갈수록 별의 속도가 증가하는 것을 매핑할 수 있었습니다."라고 말합니다. "이를 통해 우리는 그곳에 존재하는 블랙홀의 총 질량을 유추할 수 있었습니다."

합쳐지는 은하 내부의 블랙홀은 서로의 궤도에 진입하여 결합하고, 결국 그들의 춤이 주변 별을 가속하여 각운동량을 소멸시키면서 점점 더 가까워지는 것으로 생각됩니다.

한 쌍이 충분히 가까워지면 과학자들은 블랙홀의 피루엣이 만들어내는 시공간 왜곡인 중력파가 결투하는 괴물들이 속도를 늦추고 합쳐질 수 있도록 충분한 에너지를 전달한다고 믿습니다.

그러나 과학자들은 두 개의 블랙홀이 이렇게 하는 것을 관찰한 적이 없으며, B2 0402+379 블랙홀의 병합은 지난 30억 년 동안 고집스럽게 멈췄는데, 연구자들은 이 거대한 쌍이 너무 거대해서 그 어떤 것도 속도를 늦출 수 없었기 때문이라고 생각합니다.

"우리는 얼마나 많은 가스가 존재하는지 살펴볼 B2 0402+379의 핵에 대한 후속 조사를 고대하고 있습니다."라고 스탠포드 물리학 학생 인 Tirth Surti는 성명에서 말했습니다. "이것은 초질량 블랙홀이 결국 합쳐질 수 있는지 아니면 이진법으로 좌초 될 것인지에 대한 더 많은 통찰력을 제공 할 것입니다."

 

 

 

출처. https://www.livescience.com