우주 이야기 1189 - 기울어진 상태로 자전하는 블랙홀

(Artist impression of the X-ray binary system MAXI J1820+070 containing a black hole (small black dot at the center of the gaseous disk) and a companion star. A narrow jet is directed along the black hole spin axis, which is strongly misaligned from the rotation axis of the orbit. Image produced with Binsim. Credit: R. Hynes)

천문학자들이 매우 특이한 항성 질량 블랙홀을 발견했습니다. 핀란드 투르쿠 대학 (University of Turku)의 연구팀은 동반성을 지닌 항성 질량 블랙홀인 MAXI J1820+070를 관측했습니다. 연구팀은 이 블랙홀의 제트의 방향과 동반성, 그리고 주변 가스의 방향을 관측한 결과 예상하지 못했던 사실이 밝혀졌는데, 블랙홀의 자전축이 40도 정도 기울어져 있었던 것입니다.

태양계의 행성들에서 볼 수 있는 것처럼 강한 중력을 지닌 별 주변을 공전하는 천체들의 공전 궤도는 대부분 적도면에 위치하고 있습니다. 지구의 경우에도 황도면에서 기울어진 정도는 7도 정도에 불과합니다. 블랙홀의 중력은 매우 강력하기 때문에 가까이 있는 물질까지 각도가 40도 정도로 기울어져 있다는 것은 상당히 놀라운 일입니다. 아마도 그렇기 때문에 이 논문이 저널 사이언스에 실린 것으로 보입니다.

다만 도대체 무슨 사연으로 블랙홀이 40도나 기울어진 각도로 자전하고 있는지는 아직 잘 모릅니다. 블랙홀이 태어나던 시점에 강력한 초신성 폭발이나 혹은 다른 알 수 없는 이벤트가 영향을 미쳤을 수 있으나 웬만해서는 축이 바뀔 것 같지 않은 블랙홀이 이렇게 축이 바뀌었다는 사실은 여전히 의문입니다.

아마도 블랙홀을 우리가 생각하는 것처럼 그렇게 단순한 모습이 아니라 생각보다 더 복잡하고 다양한 형태로 존재할지도 모릅니다.

참고

https://phys.org/news/2022-02-death-spiral-black-hole-side.html

Juri Poutanen et al, Black hole spin–orbit misalignment in the x-ray binary MAXI J1820+070, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abl4679

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