두 블랙홀의 특이한 합병 발견

Phát hiện vụ sáp nhập bất thường của 2 hố đen - Ảnh 1. — 두 개의 블랙홀이 합쳐지는 모습을 묘사한 그림 - 사진: SXS

이 블랙홀의 질량은 태양 질량의 수만 배에서 수십억 배에 달하며 은하의 중심에 위치한 초대질량 블랙홀과 비교할 수는 없지만, 캐나다 천문학자들은 "이것은 다소 특이하고 흥미로운 합병입니다."라고 말했습니다.

2023년 11월 23일, 두 블랙홀의 거대한 합병으로 발생한 파동이 지구에 충돌하여 LIGO-Virgo-KAGRA 협력 연구팀(중력파를 이용하여 이러한 합병을 감지하는 데 특화된 연구팀)에 의해 포착되었습니다. 이 블랙홀들은 태양 질량의 100배와 140배에 달하는 거대한 질량을 가지고 있습니다.

캘리포니아 공과대학의 박사후 연구원이자 연구팀의 일원인 소피 비니는, 지금까지 중력파를 이용해 감지된 이런 유형의 합병은 대부분 태양 질량의 10~40배였지만, 이번 합병은 블랙홀의 질량이 매우 크기 때문에 정말 특별하다고 말했습니다.

10년 전 중력파를 처음 감지한 연구팀은 그 이후로 300건 이상의 중력파를 감지했습니다. 하지만 이번 중력파는 지금까지 발견된 것 중 가장 큰 규모이며, 그보다 몇 배 더 큽니다.

GW231123이라 불리는 이 합병에서 발견된 또 다른 흥미로운 사실은 이 두 블랙홀이 매우 빠르게 회전하는 것처럼 보인다는 것입니다.

포츠머스 대학교의 찰리 호이는 빠르게 회전하는 블랙홀이 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 허용하는 한계에 가깝다고 말했습니다. 이로 인해 블랙홀 신호를 모델링하고 해석하는 것이 어려웠습니다. 이는 인류의 이론적 도구를 발전시키는 데 매우 유용한 사례 연구입니다.

은하의 중심에는 태양 질량의 수만 배에서 수십억 배에 달하는 초대질량 블랙홀이 있습니다. 예를 들어, 우리 은하에는 궁수자리 A*(Sgr A*)라고 불리는 중심 블랙홀이 있는데, 이 블랙홀의 질량은 태양 질량의 약 400만 배입니다.

항성 질량 블랙홀도 있는데, 태양 질량의 몇 배에서 수십 배, 어떤 이들은 수백 배에 달한다고 합니다. 이 블랙홀들은 거대한 별이 연료를 고갈시켜 엄청난 폭발을 일으킬 때 형성되는데, 이 현상을 초신성이라고 합니다.

하지만 그 사이 어딘가에 있는 중간 블랙홀도 있습니다. 이러한 중간 블랙홀을 찾는 것은 천문학자들에게 어려운 일로 여겨져 왔습니다. 이 새로운 블랙홀 합병은 천문학자들이 항성 질량 블랙홀과 초대질량 블랙홀 사이의 "질량 간극"이라고 부르는 곳에 위치합니다.