별을 소멸시키는 전에 본 적이 없는 방법 - ScienceDaily

국제 제미니 천문대(International Gemini Observatory)는 고대 은하의 핵에 대한 감마선 폭발을 추적하여 별이 철거 더비와 같은 충돌을 겪을 수 있음을 시사합니다.

NSF의 NOIRLab이 운영하는 Gemini South 망원경으로 강력한 감마선 폭발(GRB)을 연구하는 천문학자들은 별을 파괴하는 전에 본 적이 없는 방법을 감지했을 수 있습니다. 거대한 별의 폭발이나 중성자별의 우연한 합병으로 인해 발생하는 대부분의 GRB와 달리 천문학자들은 이 GRB가 초거대질량 블랙홀을 둘러싼 빽빽한 환경에서 별이나 항성 잔해의 충돌로 인해 발생했다고 결론지었습니다. 고대 은하.

우주의 대부분의 별은 질량에 따라 예측 가능한 방식으로 죽습니다. 우리 태양과 같이 상대적으로 질량이 작은 별은 나이가 들면 바깥층이 벗겨지고 결국 희미해져 백색 왜성이 됩니다. 더 무거운 별은 대격변의 초신성 폭발에서 더 밝게 빛나고 더 빨리 죽어 중성자 별과 블랙홀과 같은 초고밀도 물체를 만듭니다. 그러한 두 개의 별 잔해가 이진 시스템을 형성한다면 결국에는 충돌할 수도 있습니다. 그러나 새로운 연구는 오랜 가설이지만 이전에는 본 적이 없는 네 번째 옵션을 지적합니다.

장기간 지속되는 감마선 폭발(GRB)의 기원을 찾는 동안 천문학자들은 칠레의 Gemini South 망원경, NSF의 NOIRLab이 운영하는 International Gemini Observatory의 일부 및 기타 망원경을 사용하여 [1]고대 은하의 초대형 블랙홀 근처의 혼란스럽고 밀집된 지역에서 별이나 항성 잔해의 철거 경기와 같은 충돌의 증거를 발견했습니다.

네덜란드 Radboud 대학의 천문학자이자 논문의 주저자인 Andrew Levan은 “이 새로운 결과는 별들이 충돌할 수 있는 우주의 가장 밀도가 높은 지역 중 일부에서 죽음을 맞이할 수 있음을 보여줍니다. 저널 자연 천문학. “이것은 별이 어떻게 죽는지 이해하고 예기치 않은 소스가 우리가 지구에서 감지할 수 있는 중력파를 생성할 수 있는 것과 같은 다른 질문에 답하는 데 흥미진진합니다.”

고대 은하는 별을 형성하는 전성기를 훨씬 지나서 긴 GRB의 주요 원천인 거대한 별이 거의 남아 있지 않을 것입니다. 그러나 그들의 핵은 별과 백색왜성, 중성자별, 블랙홀과 같은 초고밀도 항성 잔해로 가득 차 있습니다. 천문학자들은 초대질량 블랙홀을 둘러싼 난류 벌집 활동에서 두 개의 항성 물체가 충돌하여 GRB를 생성하는 것은 시간 문제일 뿐이라고 오랫동안 의심해 왔습니다. 그러나 그러한 유형의 합병에 대한 증거는 찾기 어려웠습니다.

그러한 사건이 발생했다는 첫 번째 힌트는 2019년 10월 19일 NASA의 Neil Gehrels Swift Observatory가 1분 이상 지속된 밝은 감마선 섬광을 감지했을 때 나타났습니다. 2초 이상 지속되는 모든 GRB는 “긴” 것으로 간주됩니다. 이러한 폭발은 일반적으로 태양 질량의 최소 10배 이상인 별의 초신성 사망으로 발생하지만 항상 그런 것은 아닙니다.

그런 다음 연구자들은 Gemini South를 사용하여 GRB의 희미해지는 잔광을 장기간 관찰하여 그 기원에 대해 자세히 알아냈습니다. 관측을 통해 천문학자들은 GRB의 위치를 ​​고대 은하의 핵에서 100광년 미만 떨어진 지역으로 정확히 찾아낼 수 있었으며, GRB는 은하의 초거대질량 블랙홀과 매우 가깝습니다. 연구원들은 또한 Gemini South가 연구한 빛에 흔적을 남기는 상응하는 초신성의 증거를 발견하지 못했습니다.

“우리의 후속 관찰은 거대한 별이 붕괴하는 것이 아니라 폭발이 두 개의 조밀한 물체의 병합에 의해 발생했을 가능성이 높다는 것을 알려주었습니다.”라고 Levan은 말했습니다. “이전에 확인된 고대 은하의 중심에 그 위치를 정확히 찾아냄으로써 우리는 별이 죽음을 맞이하는 새로운 경로에 대한 최초의 감질나는 증거를 얻었습니다.”

정상적인 은하계 환경에서 중성자별과 블랙홀과 같은 충돌하는 항성 잔해로부터 긴 GRB가 생성되는 것은 극히 드물다고 생각됩니다. 그러나 고대 은하의 핵은 정상적이지 않으며 불과 몇 광년의 지역에 수백만 개 이상의 별이 밀집되어 있을 수 있습니다. 이러한 극단적인 인구 밀도는 때때로 항성 충돌이 발생할 수 있을 정도로 충분히 클 수 있으며, 특히 초거대질량 블랙홀의 거대한 중력 영향 하에서 별의 움직임을 교란시키고 임의의 방향으로 기울어지게 합니다. 결국, 이 변덕스러운 별들은 교차하고 합쳐져 광대한 우주 거리에서 관찰할 수 있는 거대한 폭발을 일으켰습니다.

그러한 사건이 우주 전역에 걸쳐 비슷하게 붐비는 지역에서 일상적으로 발생하지만 이 시점까지는 눈에 띄지 않게 지나갔을 가능성이 있습니다. 그들의 모호함에 대한 가능한 이유는 은하계 중심이 먼지와 가스로 가득 차서 GRB의 초기 섬광과 그에 따른 잔광을 모두 가릴 수 있기 때문입니다. GRB 191019A로 식별되는 이 특정 GRB는 천문학자들이 폭발을 감지하고 그 후유증을 연구할 수 있는 드문 예외일 수 있습니다.

연구자들은 이러한 사건을 더 많이 발견하고 싶어합니다. 그들의 희망은 GRB 감지를 해당 중력파 감지와 일치시켜 가장 어두운 환경에서도 그들의 진정한 본질에 대해 더 많이 밝히고 기원을 확인하는 것입니다. Vera C. Rubin Observatory는 2025년에 온라인으로 제공될 때 이러한 종류의 연구에서 매우 귀중할 것입니다.

“이와 같은 감마선 폭발을 연구하는 것은 GRB 감지부터 Gemini와 같은 망원경으로 잔광 및 거리 발견, 사건의 상세한 해부까지 협력하는 많은 시설에 의해 현장이 실제로 어떻게 발전했는지 보여주는 좋은 예입니다. 전자기 스펙트럼 전반에 걸친 관찰을 통해”라고 Levan은 말했습니다.

“이러한 관찰은 별의 진화에 대한 우리의 이해를 발전시키는 쌍둥이자리의 풍부한 유산에 추가됩니다.”라고 국제 쌍둥이자리 천문대의 NSF 프로그램 디렉터인 Martin Still은 말합니다. “시간에 민감한 관측은 Gemini의 민첩한 작업과 우주 전역의 먼 동적 이벤트에 대한 민감성에 대한 증거입니다.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/06/230622120817.htm