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2018년 6월 3일 일요일

우주 이야기 790 - 두 개의 중성자별이 하나의 블랙홀을 만들다



(Credit: NASA/CXC/Trinity University/D. Pooley et al. Illustration: NASA/CXC/M.Weiss)


 2017년 8월 17일 Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) 에 의해 관측된 중력파는 두 개의 중성자별이 충돌한 결과로 확인 되었습니다. Dave Pooley of Trinity University in San Antonio, Texas를 비롯한 과학자들은 GW170817라고 알려진 중력파 이벤트의 원인을 밝히기 위해 찬드라 X선 위성 관측 데이터를 분석했습니다. 


 연구팀에 의하면 두 개의 중성자별이 충돌했다는 것이 가장 가능성 높은 시나리오입니다. 충돌 시 중력파 형태로 에너지를 방출한 새로운 천체의 예상 질량은 태양의 2.7배 정도입니다. 이는 가장 무거운 중성자별과 가장 가벼운 블랙홀 사이인데, 찬드라 X선 위성 관측 데이터는 후자의 가능성이 큰 것으로 나타났습니다. 


 만약 두 개의 가벼운 중성자별이 서로의 주위를 공전하다 하나로 합체되어 무거운 중성자별이 됐다면 매우 강력한 자기장이 생성되어 X선 영역에서 관측이 가능하지만, 실제로 관측된 X선은 이보다 수백배 낮았습니다. 따라서 가장 가능성 높은 시나리오는 가장 작은 크기의 블랙홀입니다. 


 일반적으로 백색왜성과 중성자별의 경계인 찬드라세카 한계는 태양 질량의 1.4배 정도이고 블랙홀과 중성자별의 경계는 태양 질량의 3배 정도로 보고 있습니다. 따라서 이번 결과는 충돌 시 잃어버린 질량을 감안해도 이론적으로 가장 작은 크기의 블랙홀이라고 할 수 있습니다.


 중력파의 발견은 아인슈타인의 상대성 이론을 검증했을 뿐 아니라 중력파 천문학이라는 새로운 천문학의 시대를 열고 있습니다. 이번 연구 역시 마찬가지인데, 앞으로 과학자들은 중력파를 포함한 다양한 방법으로 우주의 비밀을 풀어나갈 것입니다. 


 참고


 David Pooley et al. GW170817 Most Likely Made a Black Hole, The Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/2041-8213/aac3d6 , https://arxiv.org/abs/1712.03240

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