우주 이야기 1143 - 블랙홀 주변의 원형 먼지 고리를 확인하다.

(This artist's illustration shows in detail how the ringed structure seen by Chandra and Swift is produced. Each ring is caused by X-rays bouncing off of different dust clouds. If the cloud is closer to us, the ring appears to be larger. The result is a set of concentric rings with different apparent sizes depending on the distance of the intervening cloud from us. Credit: Univ. of Wisconsin-Madison/S.Heinz)

천문학자들이 지구에서 7800광년 떨어진 V404 Cygni 블랙홀 쌍성계 시스템 주변의 먼지 고리의 모습을 X선 에코를 통해 관측했습니다. 항성 질량 블랙홀과 아직 살아 있는 별의 쌍성계인 V404 Cygni는 블랙홀이 별에서 물질을 흡수하면서 다양한 현상을 일으키기 때문에 천문학자들의 주목을 받고 있습니다. 2015년에는 물질 분출과 함께 주변의 동심원 형태의 고리가 확인되었습니다.

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위스콘신 대학의 세바스찬 헤인즈 (Sebastian Heinz of the University of Wisconsin)가 이끄는 연구팀은 나사의 찬드라 X선 위성과 스위프트 위성 (Neil Gehrels Swift Observatory), 그리고 Pan-STARRS 망원경의 광학 이미지를 합성해서 2015년에 있던 X선 에코와 먼지 고리의 형태를 더 상세히 분석했습니다.

이 블랙홀은 동반성에서 지금까지 태양 절반 정도의 질량을 흡수한 것으로 보이는데, 그 과정에서 한꺼번에 많은 물질을 흡수해 강력한 제트를 방출합니다. 이 때 초고온의 제트에서 나오는 X선이 주변에 있던 먼지 고리에 반사되어 여러 개의 동심원상의 에코를 만든 것입니다. (사진 참조) 연구팀은 총 8개의 동심원을 확인했습니다. 뭔가 마치 인공적으로 만든 기호 같은 느낌이 들지만, 사실 끊어진 부위는 음영이 있는 부위입니다.

(A Quick Look at V404 Cygni)

연구팀에 따르면 이 고리를 구성하는 것은 흑연과 규산염 (graphite and silicate)의 미세한 먼지들로 본래 별의 가스에 포함되어 있던 원소 중 무거운 물질이거나 혹은 별 주변에 있던 행성, 소행성들의 잔해로 생각됩니다. 물론 본래 행성이 있다고 해도 현재와 같은 상황이면 블랙홀에 흡수되거나 가루가 되어 고리에 포함된 지 오래일 것입니다.

V404 Cygni는 동반성을 거느린 블랙홀 가운데 지구에서 비교적 가까운 항성 질량 블랙홀로 많은 관측이 이뤄졌습니다. 앞으로 취역할 차세대 망원경들이 하나씩 나오면 더 상세한 모습이 드러날 것으로 기대합니다.

참고

https://phys.org/news/2021-08-v404-cygni-huge-black-hole.html

S. Heinz et al, A Joint Chandra and Swift View of the 2015 X-Ray Dust Scattering Echo of V404 Cygni, The Astrophysical Journal (2016). DOI: 10.3847/0004-637X/825/1/15 , arxiv.org/abs/1605.01648

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