지금까지 발견된 블랙홀 중 가장 작은 블랙홀은 우리로부터 불과 1,500광년 떨어져 있습니다.

지구로부터 약 1,500광년 떨어진 궤도에서 작은 블랙홀이 블랙홀의 중력의 도움으로 적색 거성 주위를 공전하고 있는데, 천문학자들은 이 보이지 않는 천체를 발견했습니다. 작성자: LAUREN FANFER 및 오하이오 주립 대학교

작성자: DAN FALK

가장 작은 블랙홀은 얼마나 큽니까? 수십 년 동안 천문학자들은 우주 구석구석에 있는 블랙홀의 수를 세어 이 질문에 답하려고 노력해 왔습니다.

그들은 은하 중심의 거대 블랙홀을 포함하여 수많은 크고 중간 크기의 블랙홀을 발견했지만, 작은 블랙홀의 흔적은 발견하지 못했습니다. 천체물리학 분야.

최근 천문학자들은 지금까지 발견한 가장 작은 블랙홀, 즉 태양 질량의 3배에 불과하고 지구로부터 1,500광년 떨어져 있어 우리에게 가장 가까운 블랙홀이기도 하다.

이번 발견은 "우리가 검색 공간을 확장하는 한 더 많은(작은 블랙홀)을 발견할 수 있다는 것을 의미한다"고 오하이오 주립대학의 천문학자 Tharindu Jayasinghe는 말했습니다. 이 발견은 Jayasinghe를 주요 저자로 하여 왕립천문학회 월간지에 게재되었습니다. 이 발견은 "과학자들이 이러한 천체계를 찾도록 만들 것입니다."

Jayasinghe와 그의 동료들은 이 블랙홀을 지금까지 발견된 블랙홀 중에서 독특하고 우주에서 발견되었기 때문에 "유니콘"이라고 명명했습니다. 별자리 외뿔소자리(유니콘). 연구자들은 유니콘 및 기타 유사한 물체를 연구함으로써 별의 마지막 순간에 어떤 일이 일어나는지, 일부는 블랙홀로 붕괴되고 다른 일부는 밀도가 높은 중성자별이 되는 이유를 더 잘 이해하기를 희망합니다.

보이지 않는 블랙홀 찾기

빛은 블랙홀의 중력을 벗어날 수 없기 때문에 간접적으로만 감지할 수 있습니다. 이 보이지 않는 물체는 동반성으로부터 물질을 축적하여 X선을 방출하며, 대부분의 알려진 블랙홀은 이러한 X선을 검색하여 발견됩니다. 블랙홀은 밀도가 높은 고리인 "강착원반"으로 둘러싸여 있는데, 이 고리에서 물질이 가열되고 방출되는 방사선은 X선 망원경으로 감지할 수 있습니다.

하지만 유니콘은 다른 방식으로 발견됩니다. Jayasinghe의 팀은 적색거성 V723 Mon의 밝기와 스펙트럼의 주기적인 변화를 측정하기 위해 여러 관측소의 데이터를 사용했습니다. 수십 년 동안 천문학자들은 이러한 관측을 사용해 직접 감지하기 어려운 외계 행성을 검색해 왔습니다.

연구팀은 적색거성을 끌어당겨 물방울 모양으로 비틀어 놓은 보이지 않는 연관 천체가 있을 것으로 추측하고 있다. 데이터는 두 물체의 결합된 질량을 제공하며, 별이 팀이 추정한 것보다 무겁다면 보이지 않는 물체는 중성자별일 수 있습니다. 그러나 팀은 그것이 작은 블랙홀일 가능성이 가장 높다고 믿고 있습니다.

유니콘은 적색거성의 모양을 바꾸고 있지만 동반성으로부터 물질을 흡수하지는 않습니다. 이는 강착원반이나 엑스레이가 없다는 것을 의미하며, 이것이 지금까지 발견되지 않은 이유입니다. 그러한 "조용한" 블랙홀은 엑스선을 방출하지 않으며, 이는 과학자들이 그러한 작은 블랙홀을 거의 발견하지 못하는 이유를 설명할 수 있습니다.

태양 질량의 5배에 달하는 블랙홀은 많지만 이 숫자보다 낮은 질량을 갖는 블랙홀은 거의 없습니다. 작은 블랙홀이 없다는 수수께끼 같은 현상을 천문학자들은 '질량 격차'라고 부릅니다.

질량 격차 채우기

유니콘이 발견되기 전에 과학자들은 블랙홀 질량 격차에 대한 몇 가지 설명을 제안했습니다. 2019년에 같은 팀은 거대 별 주위를 도는 암흑 물체를 발견했다고 발표했지만, 이 물체의 질량에 대한 그들의 추정은 그다지 정확하지 않았습니다. 예상외로 큰 질량." .

작년에 또 다른 천문학자 그룹은 지구에서 약 1,100광년 떨어진 곳에 두 개의 별을 공전하는 태양 질량의 4배에 달하는 블랙홀을 포함하고 있는 3개의 별 시스템이라고 생각되는 것을 발견했습니다. 이 시스템에 블랙홀이 존재한다면 지구에서 가장 가까운 블랙홀이 될 것이지만, 또 다른 연구에서는 그들의 발견에 의문을 제기했습니다.

레이저 간섭계 중력파 관측소(Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory)와 같은 중력파 검출기도 유망한 결과를 가져왔습니다. 2019년에 천문학자들은 두 개의 천체가 충돌한 후 생성된 중력파원 GW190814를 관찰했습니다. 하나는 태양 질량의 2.6배에 불과합니다. 이는 매우 무거운 중성자별이거나 알려진 가장 가벼운 블랙홀임을 의미합니다. 또한 2017년 관측된 중력파 사건에서는 두 개의 중성자별이 융합한 후 태양 질량의 약 2.8배에 달하는 질량을 가진 블랙홀이 탄생했다.

안타깝게도 천문학자들이 중력파를 통해 감지한 물체에 대해 장기적인 연구를 수행하는 것은 어렵습니다. 그들은 은하수 밖에 있는 경향이 있는데, 이는 천문학자들이 중력파가 터지는 짧은 순간에만 그들에 대해 알 수 있다는 것을 의미합니다. 그러다가 그들은 사람들의 시야에서 영원히 사라졌습니다.

반면에 유니콘은 우리 은하계에 있으며 앞으로 몇 년 안에 과학자들이 연구할 수 있습니다. 노스웨스턴 대학의 천문학자인 비키 칼로게라(Vicky Kalogera)는 "동반성이 적색거성이며 매우 가깝다는 사실은 관측을 더욱 정확하고 신뢰할 수 있게 만든다"고 말했습니다. 그녀는 연구에 참여하지 않았습니다.

공간과 시간의 붕괴

천문학자들은 유니콘과 기타 유사한 물체를 연구함으로써 블랙홀과 중성자별 형성의 물리학을 더 잘 이해하기를 희망합니다. 두 물체 모두 별의 핵연료가 고갈되는 별의 수명이 다할 때 형성됩니다. 그러나 그들이 어떤 경로를 택하는지는 별의 질량에 따라 달라집니다.

별이 태양보다 약간 크면 초신성 폭발이 일어나며, 나머지 부분은 중력에 의해 압축되어 중성자별이 됩니다. 이런 종류의 천체는 밀도가 높고 물질이 원자핵처럼 촘촘하게 뭉쳐져 있습니다.

물체가 훨씬 무거우면 중력의 영향으로 더 붕괴되어 블랙홀이 형성됩니다. 별이 천만년 동안 존재했을지라도 최종 결과는 종종 순간적으로 결정됩니다.

"1~5초 안에 별의 운명이 결정됩니다. 초신성으로 폭발할지, 중성자별을 생성할지, 붕괴하여 블랙홀을 형성할지"라고 오하이오 주립대학교 천문학자 겸 공동 연구원은 말했습니다. 유니콘 블랙홀 논문의 저자인 토드 톰슨(Todd Thompson)은 “약간의 폭발이 일어나는 중간 상황이 있을 수 있지만 여전히 물질이 뒤로 물러나 블랙홀을 형성하고 있는 상황이 있다”고 말했다. 이 모든 일은 매우 짧은 시간에 일어난다. "

연구진이 앞서 한 가지 어려움은 관련 물리적 특성을 직접적으로 연구할 수 없다는 점입니다. Kalogera는 "우리는 여전히 핵 밀도에서 물질이 어떻게 보이는지 완전히 이해하지 못합니다. 이것이 천문학의 과제입니다. 실험실에서는 이러한 밀도를 시뮬레이션할 수 없습니다."라고 말했습니다. 구멍은 과학자들이 이 우주의 미스터리를 푸는 데 도움이 될 수 있습니다.

유럽 우주국의 Gaia 탐사선은 더 명확한 그림을 그리기 위해 더 많은 데이터를 가져올 것입니다. 가이아 탐지기의 목적은 하늘에 있는 별의 위치를 ​​정확하게 매핑하는 것입니다. 이를 통해 동반별을 끌어당기는 작은 블랙홀의 더 많은 예를 제공할 수 있습니다.

천문학자들은 또한 뉴멕시코의 망원경을 사용하여 수백만 개의 천체를 자세히 관찰하여 별이 보이지 않는 물체에 미치는 영향을 발견하는 Sloan Digital Sky Survey의 다음 데이터 공개를 간절히 기다리고 있습니다. 반응하는 동반별의 움직임. 현재 칠레에서 건설 중인 베라 루빈 천문대에서도 작은 블랙홀이 발견될 가능성이 있습니다.

더 많은 데이터를 통해 천문학자들은 작은 블랙홀이 없다는 것이 항성 물리학의 새로운 연구 방향으로 이어질 수 있는지, 작은 블랙홀이 실제로 은하계 전체에 흩어져 있고 지금까지 발견되지 않았는지 알고 싶어합니다. . 통계, 단지 우리가 그것을 찾을 수 있는 방법을 찾았기 때문입니다.

(번역자: Sky4)