연구원들은 이웃 은하에서 특별한 블랙홀을 발견했습니다.

유타: 최근 천문학자들은 다른 것과는 다른 블랙홀을 발견했습니다. 태양질량 10만 개로 은하 중심에서 발견되는 블랙홀보다는 작지만 별이 폭발할 때 탄생하는 블랙홀보다 크기 때문에 유일하게 확인된 중간질량 블랙홀 중 하나인 천체를 만들었다. 그것은 오랫동안 천문학자들이 추구했던 것입니다.

이번 연구는 ‘천체물리학 저널(The Astrophysical Journal)’에 게재됐다.

“우리는 태양 크기의 100배에 달하는 가장 큰 항성질량 블랙홀과 우리 태양 크기의 수백만 배인 은하 중심에 있는 초거대질량 블랙홀을 매우 잘 탐지하지만, 이들 사이의 검정 측정값. 그것은 큰 격차입니다.”라고 연구의 공동 저자이자 유타 대학의 천문학 부교수인 선임 저자인 아닐 세스(Anil Seth)가 말했습니다. “이 발견은 그 격차를 메워줍니다.”

블랙홀은 가장 가까운 이웃 은하인 안드로메다에 있는 거대한 성단인 B023-G078에 숨겨져 있었습니다. 오랫동안 구상성단으로 여겨져 온 연구원들은 B023-G078이 핵을 제거한 것이라고 주장했다. 벗겨진 핵은 더 큰 은하로 떨어져 중력에 의해 바깥쪽 별이 벗겨진 작은 은하의 잔해입니다. 뒤에 남는 것은 더 큰 은하를 도는 작고 조밀한 핵과 그 핵의 중심에 있는 블랙홀입니다.

“이전에 우리는 B023-G078보다 훨씬 더 크고 벗겨진 핵 내에서 큰 블랙홀을 발견했습니다. 우리는 더 작은 질량이 제거된 핵에 더 작은 블랙홀이 있다는 것을 알고 있었지만 직접적인 증거는 없었다”고 유타 대학에서 연구를 시작한 리버풀 존 무어스 대학의 레누카 페체티가 말했다. “이것은 우리가 마침내 이 물체 중 하나를 발견한 아주 분명한 사례라고 생각합니다.”

B023-G078은 중력에 의해 단단히 묶인 별들의 구형 집합체인 거대한 구상 성단으로 알려졌습니다. 그러나 그 물체의 전체 질량을 결정하는 천체의 관측은 단 한 번, 약 620만 태양 질량에 불과했습니다. 몇 년 동안 Seth는 다른 느낌이 들었습니다.

“나는 B023-G078 물체가 안드로메다에서 가장 무거운 물체 중 하나라는 것을 알았고 그것이 벗겨진 핵의 후보가 될 수 있다고 생각했습니다. 그러나 우리는 그것을 증명할 데이터가 필요했습니다. 우리는 여러 해 동안 더 많은 관측을 위해 다양한 망원경에 적용해 왔지만 내 제안은 항상 실패했습니다.”라고 Seth가 말했습니다. “2014년에 우리가 벗겨진 핵 안에서 초거대질량 블랙홀을 발견했을 때 쌍둥이자리 천문대는 우리에게 그 아이디어를 탐구할 기회를 주었습니다.”

Gemini Observatory의 새로운 관측 데이터와 허블 우주 망원경의 이미지를 사용하여 Pechetti, Seth 및 그들의 팀은 빛 프로필을 모델링하여 물체 내에서 질량이 어떻게 분포되어 있는지 계산했습니다. 구상 성단은 외부 영역에서와 같이 중심 근처에서 동일한 모양을 갖는 시그니처 라이트 프로파일을 가지고 있습니다. B023-G078은 다릅니다. 중앙의 빛은 둥글다가 바깥쪽으로 갈수록 평평해집니다. 별의 화학적 구성도 변하는데, 중심에 있는 별의 무거운 원소가 물체의 가장자리 근처에 있는 것보다 더 많습니다.

“지구의 성단은 기본적으로 동시에 형성됩니다. 대조적으로, 이러한 벗겨진 핵은 가스가 은하의 중심으로 떨어져 별을 형성하는 반복적인 형성 에피소드를 가질 수 있습니다. 그리고 다른 성단은 은하의 중력에 의해 중심으로 끌릴 수 있습니다.”라고 Seth가 말했습니다. “여러가지 물건을 위한 일종의 쓰레기 매립장입니다. 따라서 벗겨진 핵의 별은 구상 성단보다 더 복잡합니다. 그리고 그것이 우리가 B023-G078에서 본 것입니다.”

연구원들은 천체의 질량 분포를 사용하여 별이 성단 내의 주어진 위치에서 얼마나 빨리 움직여야 하는지를 예측하고 이를 데이터와 비교했습니다. 가장 빠른 속도의 별들이 중심 주위를 공전하고 있었습니다. 그들이 블랙홀을 포함하지 않는 모델을 만들 때 중심에 있는 별은 관측에 비해 너무 느렸습니다. 블랙홀을 추가했을 때 데이터와 일치하는 속도를 얻었습니다. 이 물체가 벗겨진 핵이라는 증거에 블랙홀이 추가되었습니다.

Pechetti는 “우리가 얻고 있는 항성 속도는 중심에 일종의 암흑 덩어리가 있다는 직접적인 증거를 제공합니다.”라고 말했습니다. “구상 성단이 큰 블랙홀을 형성하는 것은 매우 어렵습니다. 그러나 그것이 벗겨진 핵 안에 있다면, 이미 블랙홀이 존재하고 더 큰 은하로 떨어진 더 작은 은하의 잔해로 남아 있어야 합니다.”

연구원들은 더 많은 중간 질량 블랙홀을 보유할 수 있는 벗겨진 핵을 더 많이 관찰하기를 희망했습니다. “우리는 일반적으로 더 작은 은하들이 합쳐지면서 큰 은하가 형성된다는 것을 알고 있지만, 이 벗겨진 핵을 통해 과거 상호 작용의 세부 사항을 해독할 수 있습니다.”라고 Seth가 말했습니다.