(This illustration depicts a star (in the foreground) experiencing spaghettification as its sucked in by a supermassive black hole (in the background) during a ‘tidal disruption event’. In a new study, done with the help of ESO’s Very Large Telescope and ESO’s New Technology Telescope, a team of astronomers found that when a black hole devours a star, it can launch a powerful blast of material outwards. Credit: ESO/M. Kornmesser, Attribution (CC BY 4.0))
천문학자들은 본래 찾으려 했던 천체 대신 예상하지 못했던 천체를 찾는 경우가 많습니다. 우주에 있는 수많은 별과 은하 그리고 그 밖의 천체를 동시에 망원경으로 보기 때문입니다.
버밍햄 대학의 사만다 오아테스 박사 (Dr. Samantha Oates, an astronomer at the University of Birmingham)가 이끄는 버밍엄 대학, 유니버시티 칼리지 런던, 퀸즈 유니버시티 벨파스트 의 연구팀은 본래 중력파 이벤트의 원인을 찾기 위해 2019년 우주를 관측하고 있었습니다.
그 과정에서 연구팀은 극자외선 및 광학 망원경 (Ultra-Violet and Optical Telescope, UVOT)을 이용해 J221951-484240라는 천체를 우연히 발견했습니다. 줄여서 J221951는 갑자기 밝기가 밝아지면서 여러 달 동안 관측이 가능해 천문학자들의 눈길을 끌었습니다.
따라서 허블 우주 망원경과 스위프트 망원경, UVOT, 유럽 남방 천문대의 VLT, South African Large Telescope 등 여러 망원경이 이 천체를 관측했습니다.
J221951는 분명히 두 개의 중성자별에 합쳐지면서 중력파가 발생하는 이벤트가 아니었습니다. 10개월 이상 밝기가 유지되면서 거리 역시 100억 광년에 달해 방출되는 에너지의 양이 그보다 월등히 큰 경우였습니다.
이정도 거리에서 밝게 빛나는 천체라면 은하 중심의 거대 질량 블랙홀 정도가 아니면 설명하기 어렵습니다. 추가 관측에서 실제로 은하 중심에 있다는 것이 확인 되었기 때문에 과학자들은 은하 중심 블랙홀이 갑자기 밝아진 것으로 보고 있습니다.
J221951가 갑자기 밝아진 이유는 두 가지 가능성을 생각할 수 있습니다. 첫 번째는 다른 별을 집어삼키는 조석 파괴 이벤트 (tidal disruption event, EDT) 입니다. 아마도 별이 매우 커 멀리서도 관측이 가능했던 것일수도 있습니다. 두 번째 가능성은 알 수 없는 이유로 휴지기에 있던 활동성 은하핵이 다시 활동을 시작한 것입니다. 연구팀은 블랙홀의 스위치가 켜진 (switch-on) 상태가 되었다고 언급했습니다.
만약 조석 파괴 이벤트에 의한 것이면 공급되는 물질의 양에 한계가 있기 때문에 결국 몇 달 이내로 밝기가 점차 어두워질 것입니다. 반대로 활동성 은하핵이 켜진 것이면 더 오랜 시간 밝기가 유지될 것입니다. 과학자들은 이유를 알아내기 위해 계속해서 J221951를 관측할 것입니다.
참고
https://phys.org/news/2023-07-astronomers-witness-energetic-black-hole.html
S. R. Oates et al, Swift/UVOT discovery of Swift J221951-484240: a UV luminous ambiguous nuclear transient, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2307.01044
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