블랙홀의 충돌에서 보이는 빛

 

우주의 경이: 초거대 블랙홀과 그 주변의 가스 원반을 그린 그림이다.이 디스크안에는 두개의 작은 블랙홀이 서로 궤도를 돌고 있다.

블랙홀이 충돌할 때, 그들은 전형적으로 지구에서 감지될 수 있는 중력파를 만들지만 빛은 아니였습니다. 그런데 처음으로 천문학자들은 블랙홀 합병을 통해 첫번째 빛을 발견했다고 믿게되었습니다. 

중력파, 즉 우주와 시간의잔물결은 빛을 내지 않습니다. 그러나 2019년 5월 21일 지상 중력파 검출기에 의해 블랙홀 합병이 관측되었을 때 천문학자들은 그들이 빛의 플레어라고 생각되어지는 것을 보았습니다. 

이 빛의 플레어는 천문학자들이 블랙홀에 대해 더 많이 알수 있도록 도와줄 것이기 때문에 중요합니다. 블랙홀은 중력이 너무 강해서 보통 빠져나갈 수 있는 것은 아무것도 없고 이것이우주의 형성과 발달에서 그들이 하는 역할입니다. 

'이처럼 플레어를 찾는 이유는 천체물리학과 우주론 문제에 엄청나게 도움이 되기 때문입니다. 만약 우리가 이것을 다시 할 수 있고 다른 블랙홀의 합병으로 인한 빛을 감지할 수 있다면, 우리는 블랙홀의 근원을 이뤄낼수 있고  그들의 기원에 대해 더 많이 배울 수 있을 것입니다.'라고 칼텍의 천문학과 조교수인 Mansi Kasliwai는 말했습니다. 

이번 합병은 국립과학재단의 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)는 물론 이탈리아에서 유럽 처녀자리 검출기에 의해 처음 포착됬습니다.그들은 이 이벤트를 S190521g이라고 불렀습니다. 

탐지 기간동안 샌디에이고 인근 팔로마 천문대에 있는 캘리포니아 공과대학의 Wwicky Transient Facility, 즉 ZTF는 하늘에 대한 자동적으로 조사를 하고 있었습니다. 그것은 우리 하늘에서 불꽃을 내뿜거나 폭발하는 물체를 볼 수 있습니다. 조사 데이터는 활성 초거대 블랙홀에 의해 발생하는 플레어를 중력파 사건이 발생한 지역으로 추적해서 보여주었습니다. 

이번 연구는 목요일 '피지컬 리뷰 레터즈'지에 게재된 플레어 검출에 대한 자세한 내용을 담고 있습니다. '이 초거대 블랙홀은 이 갑작스런 폭발이 일어나기 전 몇 년 동안 계속 버블링하고 있었다. 플레어는 중력파 사건과 일치하기 위해 적절한 시간, 그리고 적절한 위치에서 발생했다. 이번 연구에서는 플레이어가 블랙홀 합병의 결과일 가능성이 높지만 다른 가능성을 완전히 배체할 수는 없다고 결론짓는다.' 고 ZTF 의 프로젝트 과학자인 칼텍의 천문학과 교수인 매투 그레이엄이 발표문에서 말했습니다. 

이 발견에 앞서, 일부 천문학자들은 블랙홀 합병이 어떻게 빛 불꽃을 일으킬수 있는 지를 탐구했습니다. 비록 빛 자체는 블랙홀로부터 빠져나올 수 없지만, 블랙홀 주위의 재료의 가열된 원반은 빛을 방출할 수 있습니다. 이 경우 그레이엄과 그의 동료 연구원들은 두개의 블랙홀이 실제로 훨씬 더 큰 블랙홀 주면의 디스크에 함께 있었다고 했습니다. 

'대부분의 은하의 중심에는 초거대 블랙홀이 숨어 있다. 이곳은 블랙홀을 포함한 별떼와 죽은 별들로 둘러싸여 있다'고 미국 자연사 박물관의 천체물리학자인 맨해든 커뮤니티 칼리지의 공동저자인 K.E.Saavik Ford는 성명을 통해 밝혔습니다. 

'이 물체들은 중앙에 있는 거대하게 큰 여왕벌 주위로 성난 벌떼처럼 몰려든다. 그들은 잠시 중력 파트너를 찾을 수 있고 짝을 지을 수 있지만 대개는 미친 춤에 빠르게 파트너를 잃는다. 그러나 초거대 블랙홀의 원반에서 흐르는 가스는 떼로 격렬하게 춤을 추는 구덩이들을 고전적인 느린춤의 미뉴에트로 바꾸어 블랙홀을 정리하여 짝을 이룰 수 있게 한다' 

새롭고 더 큰 블랙홀은 두 블랙홀이 합쳐지는 결과를 낳습니다. 이 현상은 기본적으로 디스크의 가스를 통해 빠른움직임을 보냅니다. 블랙홀의 이동 속도에 가스가 반응하는 방식은 망원경이 감지할 수 있을 만큼 밝은 플레어를 만들어 낸다고 연구진은 밝혔습니다. 

비록 이번 조사에서 블랙홀 합병을 바로 발견하지는 못했지만 중력파 사건 이후 며칠 동안 이 조사에 의해 포착된 이미지들은 플레어가 한달 동안 서서히 희미해졌음을 보여주었습니다. 

더 많은 데이터가 합병에 의해 생성된 빛에 대한 더 많은 세부 정보를 제공했을 것이고 그것이 두 개의 블랙홀이 합쳐져서 생성되었다는 더 많은 증거를 제공했을 것입니다. 

하지만 연구원들은 별이 수명이 다했을 때 초신성이거나 블랙홀이 별을 흡수할 때 조석 붕괴현상이라고 불리는 것과 같은 다른 가능한 원인들을 배제해 왔습니다. 

칼텍이 이끄는 카탈리나 실시간 과도현상조사의 고문서의 데이터는 플레어가 주변의 물질 원반에서 공급되는 초거대 블랙홀의 활동으로 인해 발생했을 수 있다는 것을 배제했습니다. 15년 전으로 거슬러 올라가는 초거대 블랙홀에 대한 이 자료는 블랙홀이 2019년 5월까지 정상적인 활동을 하고 있음을 보여주었습니다. 

앞으로 몇 년 안에 합병에 의해 형성된 새로운 블랙홀이 초거대 블랙홀의 디스크로 다시 진입하면서 또 다른 플레어를 보여줄 것으로 기대되며 ZTF 는 이를 포착할 태세를 갖추게 될 것입니다. 

 

두개 이상의 블랙홀이 합쳐질때 갑자기 확~치솟는 불길이(플레어) 보인다고 하니 신기하네요. 

그동안은 블랙홀은 모든것을 빨아당겨 암흑으로 삼켜버린다고 알고있었는데요.

그리고 별들의 죽음과 탄생에는 항상 블랙홀이 존재한다고 하니 더 신비롭게 느껴집니다.

+ Recent posts