과학적 실험을 해보자. 빅뱅 이후에 아주 작은 블랙홀(소위 원시 블랙홀)이 다수 생성됐다고 가정하면, 이들 블랙홀 중 일부는 새로운 별이 형성되는 과정에서 갇혀 있을지도 모른다. 이것이 별의 수명에 어떤 영향을 미칠까요?
한 가지 가상 시나리오에서는 새로 형성된 별이 작은 원시 블랙홀을 포착할 수 있습니다. 막스 플랑크 천체물리학 연구소(Max Planck Institute for Astrophysics)의 연구원들이 이끄는 국제 연구팀은 이제 소위 "호킹 별(Hawking star)"의 진화를 모델링했으며, 이들이 놀라울 정도로 수명이 길고 여러 면에서 일반 별과 유사할 수 있음을 발견했습니다. Asteroidometry는 그러한 별을 식별하는 데 도움이 될 수 있으며 이를 통해 원시 블랙홀의 존재와 암흑 물질의 구성 요소로서의 역할을 테스트할 수 있습니다.
막스 플랑크 천체 물리학 연구소(MPA)의 스텔라 부서 소장인 셀메이드 밍크는 "과학자들은 때때로 더 많은 것을 배우기 위해 터무니없는 질문을 합니다. 우리는 그러한 원시 블랙홀이 존재하는지조차 알지 못하지만 여전히 흥미로운 사고 실험을 할 수 있습니다."라고 말했습니다.
원시 블랙홀은 소행성만큼 작은 질량에서 수천 개의 태양 질량에 이르는 질량을 가진 초기 우주에서 형성되어야 합니다. 그들은 암흑 물질의 중요한 구성 요소일 수도 있고, 오늘날 은하계 중심에 있는 초대질량 블랙홀의 씨앗일 수도 있습니다.
아주 작은 확률로 새로 형성된 별은 소행성이나 위성과 같은 질량의 블랙홀을 포착하여 별의 중심을 차지할 수도 있습니다. 이러한 별은 1970년대에 처음으로 논문에서 아이디어를 제안한 스티븐 호킹의 이름을 따서 "호킹 스타"라고 불립니다. 그러한 호킹별의 중심에 있는 블랙홀은 외부로 빠져나가는 광도가 블랙홀에 동력을 공급하는 가스의 유입을 차단하기 때문에 천천히 성장할 뿐입니다.
이제 국제 과학자 팀은 블랙홀의 다양한 초기 질량과 별 중심의 다양한 강착 모델을 사용하여 그러한 별의 진화를 시뮬레이션했습니다. 그들은 놀라운 결과를 내놓았습니다. 블랙홀의 질량이 작을 때 별은 본질적으로 일반 별과 구별할 수 없다는 것입니다.
이번 연구를 이끈 MPA 박사후 연구원이자 현재 예일대학교 조교수인 얼 패트릭 벨린저(Earl Patrick Bellinger)는 "중심에 블랙홀이 있는 별은 놀라울 정도로 긴 수명을 가지고 있습니다. 태양 중심에 수성만큼 큰 블랙홀이 있을 수도 있지만 우리는 그것을 인식하지 못합니다."라고 말했습니다.
이러한 호킹 별과 일반 별의 주요 차이점은 핵 근처에서 블랙홀의 강착으로 인해 핵이 대류가 된다는 것입니다. 별 표면의 특성을 변경하지 않으며 현재 탐지 기능을 피할 수 없습니다. 그러나 천문학자들이 음향 진동을 사용하여 별의 내부를 조사하는 상대적으로 새로운 분야인 천체 지진학을 사용하여 이를 감지할 수 있습니다.
또한 적색거성 단계로 알려진 별 진화의 후기 단계에서 블랙홀은 특징적인 신호를 생성할 수 있습니다. PLATO와 같은 프로젝트가 개발되면서 그러한 물체가 발견될 수도 있습니다. 그러나 질량과 금속성이 다른 별에 블랙홀을 배치하는 효과를 확인하려면 추가 시뮬레이션이 필요합니다.
"원시 블랙홀이 실제로 빅뱅 직후에 형성되었다면 호킹별을 찾는 것이 그것을 찾는 한 가지 방법일 수 있습니다." 이번 연구의 공동저자인 일리노이주립대학교의 매트 캐플런(Matt Caplan) 교수는 “실습에는 태양이 사용되지만 우리는 호킹별이 구상성단과 초희미한 왜성은하에서 흔히 발견된다고 믿을 만한 타당한 이유가 있다”고 지적했다. 이는 호킹별이 원시 블랙홀의 존재 여부와 암흑물질로서의 가능한 역할을 테스트하는 도구가 될 수 있음을 의미한다.”
컴파일된 소스: ScitechDaily