(Young, massive stars like PG 1610+062 in the Milky Way’s galactic halo live far from our galaxy’s star-forming regions. Astronomers are trying to understand how these ‘runaway stars’ were forced to leave their birth place. New observations of PG 1610+062 suggest that a mid-sized black hole in the Milky Way may be responsible for evicting the star from its home cluster. Credit: A. Irrgang, Fau)
블랙홀은 거대 질량 별의 초신성 폭발 결과 형성되는 항성 질량 블랙홀과 은하 중심에서 막대한 질량을 흡수해 생성되는 거대 질량 블랙홀로 나눌 수 있습니다. 하지만 앞서 소개한 것처럼 태양 질량의 수천배에서 수십만배 사이의 중간 질량 블랙홀 mid-mass black hole (MMBH)도 존재합니다.
사실 언뜻 생각하면 중간 질량 블랙홀은 거대 질량 블랙홀보다 더 흔할 것 같지만, 은하 중심에서 막대한 물질을 흡수하면서 강력한 제트를 내뿜는 은하 중심 블랙홀보다 더 발견하기 어렵습니다. 사실 제트를 만들지 않는 경우 숨어 있는 중간 질량 블랙홀을 찾는 것은 거의 불가능에 가까운 일입니다. 하지만 과학자들은 그 존재를 입증할 단서를 찾아 냈습니다.
독일 프리히드리 알렉산더 대학의 안드레아스 이르강 (Andreas Irrgang of the Friedrich-Alexander University of Erlangen-Nuremberg in Germany)이 이끄는 국제 과학자 팀은 매우 빠른 속도오 움직이는 별인 PG 1610+062의 이동 방향과 속도를 정밀하게 측정해 이 별이 은하 중심 블랙홀이 아니라 다른 중간 질량 블랙홀에 중력에 의해 튕겨 나온 별이라는 사실을 확인했습니다.
초고속 별 HVS(hyper-velocity stars)은 우리 은하의 중력을 탈출할 수 있을 만큼 빠른 별로 최근 가이아 데이터를 통해 많은 수가 새롭게 발견됐습니다. ( https://blog.naver.com/jjy0501/221370434209 참조) 이런 초고속 별이 생성되는 중요한 기전은 거대 질량 블랙홀의 중력입니다. 하지만 중간 질량 블랙홀 역시 별을 빠른 속도로 튕겨낼 수 있습니다. 연구팀은 켁 망원경의 ESI (W. M. Keck Observatory's Echellette Spectrograph and Imager (ESI))를 이용해 이별의 나이와 이동 방향, 속도를 상세히 관측해 우리 은하 중심이 아닌 다른 지역에서 기원했다는 사실을 확인했습니다.
다만 아직 이 중간 질량 블랙홀의 정확한 위치는 확인하지 못했습니다. 그러나 대략적 단서를 찾은 만큼 이제 어디를 조사해야 하는지 확인했습니다. 이 블랙홀은 아마도 성단 (cluster) 중앙에 있을 가능성이 높으며 여기서 무거운 질량을 지닌 별이 탄생했을 것입니다. 결국 과학자들이 후속 관측을 통해 언젠가 원인이 되는 블랙홀을 찾을 수 있을 것으로 생각합니다.
참고
A. Irrgang et al. PG 1610+062: a runaway B star challenging classical ejection mechanisms, Astronomy & Astrophysics (2019). DOI: 10.1051/0004-6361/201935429
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