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우주 이야기 889 - 거대 질량 초고속 별 발견


(Using one of the Magellan Telescopes in Chile as well as the data from the European Space Agency (ESA) space mission Gaia, scientist recreated the trajectory of a massive “hyper-runaway star.” The trajectory shows the star was ejected from the Milky Way disk, not the Galactic center as previously believed. Credit: Kohei Hattori.)


 은하계의 별들은 모두 각각의 속도와 방향으로 이동하고 있습니다. 물론 대부분은 은하계의 중력에 묶여 있고 크게 보면 은하계가 자전하기 때문에 같이 움직이는 경우라고 할 수 있습니다. 그런데 일부 별은 너무 빨리 움직여 은하계의 중력을 이기고 탈출할 정도로 빠른 경우가 있습니다. 이런 초고속별 (hypervelocity stars)은 은하계 쪽으로 이동하는 것도 있고 탈출하는 것도 있지만, 매우 독특한 존재라는 점에서는 공통 분모를 지니고 있습니다. 과학자들은 이 별 가운데 상당수가 은하 중심 거대 질량 블랙홀의 중력이나 혹은 초신성 폭발 같은 극단적인 이벤트를 통해 생겨났다고 보고 있습니다. 


 그런데 미시간 대학의 연구팀은 매우 예외적인 초고속별의 사례를 발견했습니다. 모니카 밸루리 교수(Monica Valluri, a research professor in the Department of Astronomy)와 코헤이 하토리(Kohei Hattori)는 태양 질량의 8.3배에 달하는 큰 질량을 지닌 초고속별인 LAMOST-HVS1의 궤도가 독특하다는 사실을 발견했습니다. 


 이 별은 은하 중심이 아니라 나선 팔에서 튀어나오는 중으로 방향으로 볼 때 은하 중심 거대 질량 블랙홀에 의해 가속된 경우는 아닌 것으로 보입니다. 물론 수명이 짧은 별이기 때문에 외부 은하에서 온 별일 가능성도 낮습니다. 여러 가지 가능성을 검토한 결과 연구팀은 이 정도 별을 엄청난 속도로 가속하기 위해서는 적어도 태양 질량의 1만배 이상인 중간 질량 블랙홀의 중력이 필요하다는 결론을 얻었습니다. 다시 말해 은하계 어딘가 숨어 있는 거대 질량 블랙홀이 범인일 가능성이 크다는 것입니다. 


 중간 질량 블랙홀은 태양 질량의 수천배에서 수만배에 달하는 질량을 지닌 블랙홀로 항성 질량 블랙홀이나 은하 중심의 거대 질량 블랙홀에 비해 관측이 어렵지만, 최근 그 존재가 하나씩 드러나고 있습니다. 이번 연구를 통해서 과학자들은 숨어 있는 중간 질량 블랙홀의 단서를 찾아낼 수 있었습니다. 물론 후속 연구는 실제 이 블랙홀을 찾아내는 것이지만, 숨어 있는 블랙홀을 찾기는 그렇게 쉽지 않아서 시간이 걸릴 것으로 보입니다. 


 아무튼 이렇게 되면 앞서 연구와 함께 생각할 때 은하계에 숨은 중간 질량 블랙홀이 생각보다 많은 게 아닌가 하는 생각이 드네요. 


 참고 


Kohei Hattori et al. Origin of a Massive Hyper-runaway Subgiant Star LAMOST-HVS1: Implication from Gaia and Follow-up Spectroscopy, The Astrophysical Journal (2019). DOI: 10.3847/1538-4357/ab05c8 



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