우주에서 괴물 블랙홀 쌍이 펼치는 드라마

NASA의 스위프트 우주망원경을 이용한 연구팀이 은하 중심부의 가스 구름을 교란하는 쌍성 블랙홀의 신호를 최초로 발견했다.

칠레 발파라이소 대학의 천체물리학자 로레나 에르난데스-가르시아는 "AT 2021hdr이라는 매우 이상한 사건이 몇 달마다 반복되고 있다"며 "블랙홀 쌍이 가스 구름을 집어삼킨 것으로 생각된다.

블랙홀이 서로 공전하면서 구름과 상호작용하여 가스를 교란하고 소비한다.

이로 인해 시스템의 빛에서 진동 패턴이 생성된다"고 설명했다.

에르난데스-가르시아가 주도한 이 연구 결과는 11월 13일 천문학 및 천체물리학 저널에 게재되었다.

이 쌍성 블랙홀은 지구에서 10억 광년 떨어진 북쪽 하늘의 백조자리에 있는 2MASX J21240027+3409114 은하의 중심에 위치하고 있다.

두 블랙홀은 약 260억 킬로미터 떨어져 있어 빛이 서로 사이를 이동하는 데 하루밖에 걸리지 않는다.

두 블랙홀의 총 질량은 태양 질량의 4천만 배에 달한다.

과학자들은 이 블랙홀 쌍이 130일마다 한 번씩 공전하며 약 7만 년 후에 충돌하여 합쳐질 것으로 추정한다.

 

 

우주에서 펼쳐지는 괴물 블랙홀 쇼, 더욱 흥미진진해지다

2021년 3월, 캘리포니아 팔로마 천문대의 츠위키 잠재천체탐사(ZTF)에 의해 처음 발견된 AT 2021hdr은 흥미로운 천체로 주목받았다.

칠레 발파라이소 대학의 천체물리학자 알레한드라 무뇨스-아란시비아는 "처음에는 초신성으로 생각했지만, 2022년의 폭발로 다른 설명을 생각하게 되었다"며 "각각의 후속 사건은 시스템에서 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 모델을 세밀하게 다듬는 데 도움이 되었다"고 말했다.

ZTF는 첫 번째 폭발 이후 AT 2021hdr에서 60~90일마다 폭발을 감지했다.

에르난데스-가르시아와 그의 팀은 2022년 11월부터 스위프트 우주망원경을 이용하여 이 천체를 관측해왔다.

스위프트는 ZTF가 가시광선 범위에서 관측한 것과 같은 시간 척도로 자외선과 X선 영역에서 진동이 발생한다는 것을 밝혀냈다.

연구팀은 데이터에서 관측된 현상을 설명하기 위해 다양한 모델을 배제하는 골디락스 방식의 분석을 실시했다.

 

처음에 연구팀은 이 신호가 은하 중심의 일반적인 활동의 부산물일 수 있다고 생각했다.

그런 다음 블랙홀에 너무 가까이 접근한 별의 파괴인 조석파괴 사건이 원인일 수 있는지 고려했다.

마지막으로, 그들은 다른 가능성, 즉 쌍성 블랙홀 자체보다 더 큰 가스 구름의 조석파괴에 주목했다.

가스 구름이 블랙홀 쌍을 만나면 중력에 의해 찢어져 쌍성 주위에 필라멘트를 형성하고 마찰로 인해 가열된다.

가스는 블랙홀 근처에서 특히 밀도가 높고 뜨거워진다.

쌍성이 공전함에 따라 복잡한 힘의 상호작용으로 매 회전마다 일부 가스가 시스템에서 배출된다.

이러한 상호작용으로 스위프트와 ZTF가 관측하는 변동하는 빛이 생성된다.

에르난데스-가르시아와 연구팀은 AT 2021hdr에 대한 관측을 계속하여 시스템을 더 잘 이해하고 모델을 개선할 계획이다.

또한, 현재 인근 은하와 합병 중인 이 천체의 모 은하를 연구하는 데에도 관심이 있다.

NASA 고다드 우주비행센터의 스위프트 주임 연구원인 S. 브래들리 센코는 "스위프트가 20주년을 맞이하는 지금, 이 우주 망원경이 여전히 과학계의 많은 연구에 도움을 주고 있다는 것은 놀라운 일"이라며 "우리의 끊임없이 변화하는 우주에 대해 우리에게 가르쳐줄 것이 아직 많이 남아 있다"고 말했다.