조만간 두개의 블랙홀이 충돌하는 순간을 관찰할수도!

지구에서 12억 광년 떨어진 은하에서는, 2개의 초거대질량 블랙홀이 서로의 중력으로 끌어당겨 있어, 이르면 100일 후, 늦어도 3년 후에는 합체해 하나가 된다고 천문학자들이 예상하고 있다.

만약 이것이 사실이라고 하면, 사상 처음으로 블랙홀이 융합하는 순간을 실시간으로 관측되게 된다.

블랙홀이 합체하면 어떻게 되는 것일까? 

서로의 중력으로 끌어당기는 블랙홀 연성(중력으로 이어진 별)

페리미터 이론물리학연구소(캐나다)의 양환 연구원은 광시야소천관측조사 ' Zwicky Transient Facility(ZTF) '에서 포착된 빛 속에 재미있는 패턴이 있는걸 깨달았다.

빛의 발생원은 지구에서 12억 광년 떨어진 먼 은하에 있는 2개의 블랙홀인 것 같지만, 그 패턴에서 양자가 접근하고 있는 것을 알 수 있었다.

데이터에 따르면 3년에 걸친 관측 기간 동안 블랙홀 연성의 거리는 1광년에서 1광월로 줄어들었다. 즉 빛이 1년에 걸쳐 이동하는 거리에서 1개월 동안 이동하는 거리까지 다가왔다는 것이다.

만약 이 속도가 계속된다면, 블랙홀의 페어는 태양과 명왕성 사이의 거리와 같이 접근할 것이라고 생각되었다.

이 결과로부터, 빠르면 100일 후, 늦어도 3년 이내에는, 장대한 블랙홀의 합체를 목격할 수 있을지도 모른다고 양환씨는 예측하고 있다. 게다가 5년 뒤부터 10년까지 관측하면 그때 생긴 중력파도 검출될 것이다.

블랙홀은 정말로 합체하는 거야?

이 예측이 정말 올바른지 확실하지 않습니다. 어쨌든, 블랙홀이 합체하는 순간이 목격된 것은 지금까지 한 번도 없는 것이다.

이 연구를 발표한 연구소의 양환씨도, 「회의적인 사람도 있을 것이고, 그렇게 생각해도 어쩔 수 없습니다」라고, 그것이 믿기 어려운 발견임을 인정하고 있다.

캠브리지 대학 천문학 연구소의 앤드류 파비안 교수도 무슨 일이 일어날지 잘 모르겠다고 당황하는 천문학자 중 한 명이다.

그래도 결정적 순간을 놓칠 수는 없기 때문에 NASA의 X선 우주망원경 ' NuSTAR '를 예약하는 등 준비를 진행하고 있다고 한다.

블랙홀 합체의 순간이 목격된 것은 지금까지 한 번도 없습니다. 지금 현재, 그 궤도에서는 대량의 가스가 격렬하게 가속하고 있습니다.

양쪽이 접근함에 따라 방대한 양의 가스가 유출되고 있을지도 모릅니다. 그 때문에 매우 밝아지고 상황을 관찰하기 어렵게 할 가능성도 있습니다 (앤드류 파비안 교수)

합체한 블랙홀은 어떻게 되는 거야?

블랙홀이 합체할 것이라는 것은 이전부터 예측되고 있었다.

블랙홀 중에는 엄청나게 거대한 것이 있다. 하지만 어째서 그만큼 거대한 천체로 성장하는 과정은 아직 잘 모르고 있다.

주위에 있는 물질을 단지 삼키는 것만으로 태양의 200억 배의 질량으로 성장한다고는 생각하기 어렵기 때문이다.

그래서 또 다른 성장 프로세스로서 블랙홀의 합체가 제창되고 있다.

은하수의 한가운데에 있는 ' 사수자리 A* '와 같이, 어느 은하의 중심에도 거대한 블랙홀이 있다고 생각된다.

은하끼리 충돌했을 때, 중앙에 있는 블랙홀도 서로의 중력으로 끌어들여 합체하면, 1개의 초거대한 블랙홀이 탄생할지도 모른다.

하지만 이 현상이 실시간으로 목격된 적은 한번도 없다. 이번에, 만약 정말로 블랙홀의 합체가 관측되면, 이 수수께끼 같은 천체에 관련된 많은 수수께끼가 해명될 것이다.

예상되는 움직임을 영상으로 보자

 

 

이 연구는 현재 ' arXiv '(2022년 1월 27일 투고)에서 공개되고 있다.

References:Astronomers are gearing up for never-before-seen merger between two black holes / written by hiroching / edited by parumo