우물에서 2차 초대질량 블랙홀 최초 발견

우리 태양 질량의 수십억 배에 달하는 초대질량 블랙홀은 활동 은하의 중심에 존재합니다.

천문학자들은 이를 은하의 초대질량 블랙홀이 강착 원반이라고 불리는 격렬한 소용돌이에서 물질을 집어삼키는 밝은 은하 핵으로 관찰합니다. 물질의 일부는 강력한 제트로 압착됩니다. 이 과정은 은하핵이 전체 전자기 스펙트럼에 걸쳐 밝게 빛나게 만듭니다.

최근 연구에서 천문학자들은 두 개의 블랙홀에 물질이 부착되는 것과 관련된 제트에서 나오는 신호를 통해 두 개의 초거대 블랙홀이 서로 순환하고 있다는 증거를 발견했습니다. 기술적으로 퀘이사라고 불리는 은하계는 OJ287로 명명되었으며 가장 철저하게 연구되었으며 쌍성 블랙홀 시스템으로 가장 잘 이해되었습니다. 하늘에서는 블랙홀이 너무 가까워서 하나의 점으로 합쳐집니다. 점이 실제로 두 개의 블랙홀로 구성되어 있다는 사실은 그것이 두 가지 다른 유형의 신호를 방출한다는 것을 감지함으로써 분명해집니다.

활동은하 OJ 287은 게자리 방향으로 약 50억 광년 거리에 위치하고 있으며 1888년부터 천문학자들에 의해 관찰되어 왔습니다. 이미 40여년 전에 투르쿠 대학의 천문학자 Aimo Sillanpää와 그의 동료들은 다음과 같은 사실을 알아냈습니다. 방출에는 약 12년 주기와 약 55년 주기의 두 가지 주기를 갖는 두드러진 패턴이 있습니다. 그들은 두 개의 주기가 서로 주위를 도는 두 개의 블랙홀의 궤도 운동으로 인해 발생한다고 제안했습니다. 더 짧은 주기는 궤도 주기이고 더 긴 주기는 궤도 방향의 느린 진화로 인해 발생합니다.

궤도 운동은 2차 블랙홀이 빛의 속도보다 약간 느린 속도로 1차 블랙홀의 강착 원반을 규칙적으로 통과할 때 발생하는 일련의 플레어에 의해 드러납니다. 2차 블랙홀의 이러한 급락은 디스크 물질을 가열하고 뜨거운 가스는 팽창하는 거품으로 방출됩니다. 이 뜨거운 거품은 냉각되는 데 몇 달이 걸리며 방출되어 대략 2주 동안 지속되고 1조 개의 별보다 더 밝은 빛의 섬광(플레어)을 일으킵니다.

강착 원반을 통해 2차 블랙홀이 급락하는 시기를 추정하기 위한 수십 년의 노력 끝에 핀란드 투르쿠 대학의 천문학자들은 마우리 발토넨(Mauri Valtonen)과 그의 협력자 인도 뭄바이 타타 기초 연구 연구소(Tata Institute of Fundamental Research)의 아참비두 고파쿠마르(Achamveedu Gopakumar) 등이 이끄는 천문학자들에게 있습니다. 궤도를 모델링하고 이러한 플레어가 언제 발생할지 정확하게 예측할 수 있었습니다.

1983년, 1994년, 1995년, 2005년, 2007년, 2015년, 2019년에 성공적인 관측 캠페인을 통해 팀은 예측된 플레어를 관찰하고 OJ 287에 초거대 블랙홀 쌍의 존재를 확인할 수 있었습니다.

"예상되는 플레어의 총 수는 현재 26개이며 거의 모두 관측되었습니다. 이 쌍의 더 큰 블랙홀은 무게가 우리 태양 질량의 180억 배 이상인 반면 동반 블랙홀은 대략 100배 더 가볍고 그 궤도는 다음과 같습니다. 원형이 아닌 직사각형입니다."라고 Achamveedu Gopakumar 교수는 말합니다.

이러한 노력에도 불구하고 천문학자들은 더 작은 블랙홀에서 나오는 직접적인 신호를 관찰할 수 없었습니다. 2021년 이전에는 그 존재가 플레어와 더 큰 블랙홀의 제트를 흔들리게 만드는 방식으로부터 간접적으로만 추론되었습니다.

"두 블랙홀은 하늘에서 서로 너무 가까워서 따로 볼 수 없으며 망원경에서 한 지점으로 합쳐집니다. 각 블랙홀에서 명확하게 분리된 신호를 볼 수 있어야만 실제로 블랙홀이 있다고 말할 수 있습니다." "그 둘 다"라고 수석 저자인 Mauri Valtonen 교수는 말했습니다.

최초로 관측된 작은 블랙홀

흥미롭게도 2021/2022년에 OJ 287에서 다양한 유형의 망원경을 다수 사용한 관측 캠페인을 통해 연구자들은 처음으로 강착 원반을 통해 급락하는 2차 블랙홀과 더 작은 블랙홀에서 발생하는 신호를 관측할 수 있었습니다. 그 자체.