약 5억 광년 떨어진 은하에 위치한 태양과 같은 별이 점차 블랙홀에 삼켜지고 있습니다. 블랙홀에 접근할 때마다 지구 질량 3배에 해당하는 물질을 쏟아냅니다.
레스터 대학의 천문학자들이 발견한 대규모 X선 폭발은 블랙홀에서 지구 질량의 3배가 불타고 있음을 시사합니다. 근처 은하계에서 태양과 같은 별이 작고 게걸스러운 블랙홀에 의해 천천히 삼켜지고 있으며, 접근할 때마다 지구 질량의 3배에 해당하는 물질을 잃고 있습니다.
9월 7일 Nature Astronomy 저널에 게재된 레스터 대학교 천문학자들의 발견은 블랙홀이 궤도를 도는 별을 어떻게 방해하는지에 대한 우리의 이해에 "잃어버린 고리"를 제공합니다. 이는 수많은 별이 삼켜지고 있지만 아직 발견되지 않았음을 시사합니다. 연구팀은 영국 우주국과 영국 과학기술시설협의회(STFC)의 지원을 받았다.
세부정보를 발견하세요
천문학자들은 은하수에서 약 5억 광년 떨어진 근처 은하계 2MASXJ02301709+2836050의 중심에서 나오는 것처럼 보이는 밝은 X선 섬광에 잠에서 깨어났습니다. Swift J0230이라는 이름의 이 별은 Neil Gehrels Swift Observatory에서 개발된 새로운 도구를 사용하여 과학자들에 의해 처음 발견되었습니다. 그들은 신속하게 이것에 대한 추가적인 신속한 관찰을 준비했고 예상대로 점진적으로 부패하지 않고 7~10일 동안 밝게 빛났다가 갑자기 사라지며 이 과정을 대략 25일마다 반복한다는 것을 발견했습니다.
보관된 PanSTARRS 데이터에서 가져온 새로운 사건을 겪고 있는 은하의 광학 이미지입니다. X선 물체는 흰색 원 안 어딘가에 위치하며, 100m 떨어진 핀 머리 크기 정도입니다. 또한 2년 된 초신성의 위치도 표시되어 있습니다. 출처: Daniele B. Malesani/PanSTARRS
빠진 조각을 연결해 보세요
별의 물질이 블랙홀 근처에서 공전할 때 별의 물질이 찢어지는 소위 준주기적 폭발과 주기적인 핵 과도 현상에서도 비슷한 행동이 관찰되었습니다. 그러나 폭발의 빈도와 폭발이 주로 X선이나 광학 광선에서 발생하는지 여부가 다릅니다. Swift J0230 방사의 규칙성은 그 사이 어딘가에 있으며, 이는 두 버스트 유형 사이의 "잃어버린 연결고리"임을 시사합니다.
과학자들은 두 가지 유형의 사건에 대해 제안된 모델을 지침으로 사용하여 Swift J0230의 폭발이 은하 중심에 있는 저질량 블랙홀 주위의 타원 궤도를 도는 우리 태양과 비슷한 크기의 별을 나타낸다고 결론지었습니다. 별의 궤도가 블랙홀의 강력한 중력에 가까워지면 지구 질량 3배에 해당하는 물질이 별의 대기에서 찢어져 블랙홀에 떨어지면서 가열됩니다. 섭씨 약 200만도에 달하는 높은 온도는 스위프트 위성이 최초로 포착한 엑스레이를 대량으로 방출한다.
Swift J0230 폭발 전(왼쪽)과 폭발 후(오른쪽) 하늘의 같은 위치를 촬영한 X선 이미지. 해당 이미지는 Swift 위성에 탑재된 X선 망원경으로 촬영되었습니다. 이미지 출처: Phil Evans(레스터 대학교)/NASASwift
전문가의 통찰력
주저자인 레스터대학교 물리천문학부 필 에반스 박사는 "태양과 같은 별이 저질량 블랙홀에 의해 반복적으로 찢겨지고 삼켜지는 것을 본 것은 이번이 처음"이라며 "소위 '반복적인 부분 조수 붕괴' 현상 자체는 "상당히 새로운 발견이고 몇 시간마다 분출하는 것과 매년 분출하는 것의 두 가지 범주로 분류되는 것 같다"고 말했다. 이 새로운 시스템은 이 두 범주 사이에 속하며, 숫자를 분석해 보면 관련된 개체 유형도 매우 잘 맞는다는 것을 알 수 있습니다."
Swift 위성에서 Evans 박사와 함께 작업하는 Rob Eyles-Ferris 박사는 최근 레스터 대학교에서 블랙홀에 의한 별 파괴 연구를 포함한 박사 학위를 마쳤습니다. "과거에 우리가 본 대부분의 시스템에서 별은 완전히 파괴되었습니다."라고 그는 설명했습니다. "Swift J0230은 부분적으로 파괴된 별 범주에 새로 추가된 흥미로운 기능입니다. 왜냐하면 이 두 종류의 물체 사이에서 발견된 진정한 연결을 보여주고 우리의 새로운 시스템이 누락된 링크를 제공하기 때문입니다."
닐 게일즈-스위프트 천문대의 그림. 출처: NASA
더 많은 것을 발견할 수 있기를 기대합니다
Leicester 대학의 Kim Page 박사는 이 연구의 데이터 분석에 참여했습니다. "새로운 임시 헌팅 도구를 출시한 지 몇 달 만에 Swift J0230을 발견한 점을 고려하면, 발견되기를 기다리는 그러한 객체가 더 많이 있을 것으로 예상됩니다."
Chris Nixon 박사는 최근 레스터 대학교에서 리즈 대학교로 전학한 이론 천체물리학자입니다. 그는 사건을 이론적으로 설명하려는 노력을 주도했습니다. 그의 연구는 영국 과학 기술 시설 협의회와 Leverhulm Trust의 자금 지원을 받았습니다.
그들은 블랙홀의 질량이 태양 질량의 약 10,000~100,000배라고 추정하는데, 이는 일반적으로 은하 중심에서 발견되는 초대질량 블랙홀에 비해 매우 작습니다. 우리 은하 중심에 있는 블랙홀의 질량은 태양질량 400만배로 추정되며, 대부분의 블랙홀은 태양질량 약 1억배에 이른다.
이는 레스터 대학 팀이 개발하고 컴퓨터에서 실행한 Swift 위성의 새로운 과도 감지기를 사용한 최초의 발견입니다. 극단적인 현상이 발생하면 이전에는 X선이 없었던 하늘 지역에 X선 폭발이 발생하며, 천문학자들은 이를 천문학적 X선 과도현상이라고 부릅니다. 이러한 일시적 현상은 극한 현상의 시작을 알리지만 감지하기가 쉽지 않으며 적어도 신속하게는 불가능하므로 이 새로운 도구는 새로운 유형의 일시적 현상을 실시간으로 찾기 위해 개발되었습니다.
Evans 박사는 다음과 같이 덧붙였습니다. "이러한 유형의 물체는 우리가 이 새로운 시설을 건설하고 이전에 본 적이 없는 새로운 이벤트를 매우 빠르게 발견하기 전까지는 거의 감지할 수 없었습니다. Swift는 거의 20년이 지났고 우리가 전혀 몰랐던 새로운 이벤트를 갑자기 발견하고 있습니다. 이는 우주를 보는 새로운 방식을 찾을 때마다 새로운 것을 배우고 이전에 존재하지 않았던 것이 있다는 것을 발견한다는 것을 보여주는 것이라고 생각합니다."
국제협력과 미래전망
영국 우주국 우주 과학 책임자인 캐롤라인 하퍼 박사는 "이것은 세계를 선도하는 스위프트 탐사선의 또 다른 흥미로운 발견이다. 태양과 같은 별이 충분히 가까이 궤도를 돌 때마다 저질량 블랙홀이 이를 물어뜯는다"고 말했다.
영국 우주국은 이 임무를 위해 NASA와 수년 동안 협력해 왔습니다. 영국은 두 가지 주요 과학 기기용 하드웨어 개발을 주도했으며 Swift 과학 데이터 센터에 자금을 지원했으며 우리는 이를 계속 지원하고 있습니다. 우리는 앞으로 우주 전반에 걸친 감마선 폭발과 이를 유발하는 대규모 사건에 대한 Swift의 이해를 기대합니다.