가스를 휘젓는 괴물 블랙홀

과학자들은 NASA의 닐 게렐스 스위프트 천문대의 관측 결과를 활용하여 은하계 중심부의 가스 구름을 방해하는 한 쌍의 거대한 블랙홀의 신호를 처음으로 발견했습니다.

"AT 2021hdr이라는 매우 이상한 사건이 몇 달마다 반복됩니다." 밀레니엄 천체물리학 연구소, 초거대 블랙홀을 탐사하기 위한 횡단 연구 및 기술에 관한 밀레니엄 핵, 칠레 발파라이소 대학의 천체물리학자인 로레나 에르난데스-가르시아가 말했다. "가스 구름이 블랙홀을 삼켰다고 생각합니다. 블랙홀이 서로를 공전하면서 구름과 상호 작용하여 가스를 교란하고 소모합니다. 이로 인해 시스템에서 나오는 빛에 진동 패턴이 생깁니다."

Hernández-García가 주도한 AT 2021hdr에 대한 논문이 11월 13일 천문학 및 천체물리학 저널에 게재되었습니다.

이 두 개의 블랙홀은 북쪽 별자리 백조자리에서 10억 광년 떨어진 2MASX J21240027+3409114라는 은하의 중심에 있습니다. 이 두 개는 약 160억 마일(260억 킬로미터) 떨어져 있어 빛이 두 개 사이를 이동하는 데 하루밖에 걸리지 않습니다. 두 개를 합치면 태양 질량의 4천만 배에 달합니다.

과학자들은 블랙홀이 130일마다 궤도를 돌며 약 7만 년 안에 충돌하고 합쳐질 것으로 추정합니다.

AT 2021hdr은 2021년 3월 캘리포니아 팔로마 천문대의 Caltech 주도 ZTF(Zwicky Transient Facility)에서 처음 발견되었습니다. ALeRCE(Automatic Learning for the Rapid Classification of Events)에서 잠재적으로 흥미로운 소스로 표시되었습니다. 이 다학제 팀은 ZTF와 같은 조사 프로그램에서 수집한 방대한 데이터를 사용하여 야간 하늘의 이벤트를 천문학 커뮤니티에 보고하기 위해 인공 지능 도구와 인간의 전문 지식을 결합합니다.

"이 플레어는 원래 초신성으로 여겨졌지만, 2022년 폭발로 인해 다른 설명을 생각하게 되었습니다." 공동 저자인 Alejandra Muñoz-Arancibia는 ALeRCE 팀원이자 칠레 대학교의 Millennium Institute of Astrophysics와 Center for Mathematical Modeling의 천체물리학자입니다. "그 후의 각 이벤트는 시스템에서 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 모델을 개선하는 데 도움이 되었습니다."

첫 번째 플레어 이후, ZTF는 60~90일마다 AT 2021hdr에서 발생한 폭발을 감지했습니다.

에르난데스-가르시아와 그녀의 팀은 2022년 11월부터 스위프트로 이 근원을 관찰해 왔습니다. 스위프트는 이진성이 ZTF가 가시광선 범위에서 보는 것과 동일한 시간 척도에서 자외선과 엑스선에서 진동을 생성한다는 것을 확인하는 데 도움이 되었습니다.

연구자들은 데이터에서 발견된 내용을 설명하기 위해 다양한 모델을 골디락스 방식으로 제거했습니다.

처음에 그들은 그 신호가 은하 중심의 정상적인 활동의 부산물일 수 있다고 생각했습니다. 그런 다음 그들은 조석 파괴 사건(블랙홀 중 하나에 너무 가까이 다가간 별의 파괴)이 원인일 수 있는지 고려했습니다.

마침내 그들은 또 다른 가능성, 즉 쌍성 자체보다 큰 가스 ​​구름의 조석적 붕괴에 합의했습니다. 구름이 블랙홀과 마주쳤을 때 중력이 그것을 찢어서 쌍성 주위에 필라멘트를 형성했고 마찰이 그것을 가열하기 시작했습니다. 가스는 블랙홀 근처에서 특히 밀도가 높고 뜨거워졌습니다. 쌍성이 궤도를 돌 때 복잡한 힘의 상호 작용으로 인해 각 회전에서 시스템에서 일부 가스가 배출됩니다. 이러한 상호 작용으로 Swift와 ZTF가 관찰한 변동하는 빛이 생성됩니다.

Hernández-García와 그녀의 팀은 AT 2021hdr에 대한 관찰을 계속하여 시스템을 더 잘 이해하고 모델을 개선할 계획입니다. 그들은 또한 현재 근처의 다른 은하와 합쳐지고 있는 고향 은하를 연구하는 데 관심이 있습니다. 이는 논문에서 처음 보고된 사건입니다.

"Swift가 20주년을 맞이하면서, 커뮤니티가 여전히 달성하는 데 도움이 되는 모든 새로운 과학을 보는 것은 놀라운 일입니다." 메릴랜드주 그린벨트에 있는 NASA 고다드 우주 비행 센터의 Swift 수석 연구원인 S. Bradley Cenko가 말했습니다. "우리의 끊임없이 변화하는 우주에 대해 가르쳐 줄 것이 아직도 많이 남았습니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241113123542.htm