우주 이야기 1211 - 22개의 X선 쌍성계 블랙홀을 시각화하다.

 

(Credit: NASA's Goddard Space Flight Center and Scientific Visualization Studio)

나사가 우리 은하와 위성 은하인 대마젤란 은하에서 확인된 22개의 X선 쌍성계 블랙홀을 시각화 했습니다. 태양 질량의 20배가 넘는 거성은 초신성 폭발과 함께 짧은 생애를 마친 후 항성 질량 블랙홀을 남기게 됩니다. 

 만약 이 블랙홀이 혼자 존재한다면 글자 그대로 우주의 검은 구멍이기 때문에 우리가 관측하기는 매우 어렵습니다. 하지만 동반성을 지닌 경우 동반성에서 물질을 흡수하면서 강력한 X선 에너지를 방출할 수 있습니다. 과학자들은 우리 은하와 대마젤란 은하에서 지금까지 22개의 X선 쌍성계 (X-ray binary) 블랙홀을 찾아냈습니다. 

 나사는 이 블랙홀과 그 주변의 빨려들어가는 물질들이 모인 강착원반, 그리고 동반성의 상대적 크기를 시각화 했습니다. 사진과 영상을 보면 블랙홀의 강착원반은 물론 동반성의 크기도 천차만별이라는 것을 알 수 있습니다. 

(Learn more about the best-known black hole systems in our galaxy and its neighbor, the Large Magellanic Cloud. This visualization presents 22 X-ray binary systems that host confirmed black holes, all shown at the same scale and with their orbits sped up by about 22,000 times. The view of each system reflects how we see it from Earth. Star colors ranging from blue-white to reddish represent temperatures from 5 times hotter to 45% cooler than our Sun. In most of these systems, a stream of matter from the star forms an accretion disk around the black hole. In others, like the famous system called Cygnus X-1, the star produces a hefty outflow that is partly swept up by the black hole’s gravity to form the disk. The accretion disks use a different color scheme because they sport even higher temperatures than the stars. The largest disk shown, belonging to a binary called GRS 1915, spans a distance greater than that separating Mercury from our Sun. The black holes themselves are shown larger than in reality using spheres scaled to reflect their masses. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center and Scientific Visualization Studio)

 이 가운데 가장 큰 GRS 1915는 강착원반의 크기가 무려 8000만km 나 뻗어 있어 심지어 수성 궤도보다 더 큽니다. 하지만 실제 블랙홀의 크기는 매우 작습니다. 블랙홀의 크기 척도로 사용되는 사상의 지평면의 지름은 최초 발견된 블랙홀인 백조자리 X1도 124km에 불과합니다. 참고로 질량은 태양의 21배에 달합니다. 

 사진과 영상에서 볼 수 있듯이 동반성의 크기와 거리도 모두 제각각으로 움직이는 궤도의 크기 역시 22,000배 차이가 있습니다. 동반성의 상태 역시 차가운 적색 거성에서 뜨거운 청백색 별까지 다양합니다. 

 일반적으로 블랙홀의 모습은 단조로운 검은 구멍으로 묘사되지만, 그 주변 환경은 각양 각색이라는 점을 시각화를 통해 쉽게 알 수 있습니다. 우리의 생각보다 우주는 다양한 모습을 지니고 있습니다. 

 참고 

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/nasa-visualization-rounds-up-the-best-known-black-hole-systems

https://phys.org/news/2022-05-nasa-visualization-rounds-best-known-black.html