우주 이야기 1250 - 지구에서 가장 가까운 블랙홀

(Astronomers using the International Gemini Observatory, operated by NSF's NOIRLab, have discovered the closest-known black hole to Earth. This is the first unambiguous detection of a dormant stellar-mass black hole in the Milky Way. Its close proximity to Earth, a mere 1600 light-years away, offers an intriguing target of study to advance our understanding of the evolution of binary systems. Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani)

천문학자들이 지구에서 가장 가까운 블랙홀을 찾아냈습니다. 유럽 우주국 (ESA)의 가이아 위성에 관측된 Gaia BH1는 매우 독특한 움직임으로 하버드스미소니언 천체 물리학 센터의 카렘 엘-바디 (Kareem El-Badry, an astrophysicist at the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian and the Max Planck Institute for Astronomy)가 이끄는 연구팀의 눈길을 끌었습니다.

지구에서 1600광년 떨어진 Gaia BH1는 질량과 지름, 표면 온도까지 태양과 거의 유사한 별입니다. 하지만 하와이에 있는 제미니 노스 망원경으로 관측했을 때 과학자들은 보이지 않는 훨씬 거대한 동반성을 발견했습니다.

동반성의 질량은 태양 질량의 9.6배로 동반성과 186일 주기로 공전하고 있습니다. 하지만 태양과 비슷한 동반성과 달이 보이지 않는다는 것은 블랙홀이라는 움직일 수 없는 증거입니다. 블랙홀 이외의 천체로는 설명되지 않는 질량이기 때문입니다.

우리 은하에는 태양 질량의 5-100배 사이의 항성 질량 블랙홀이 상당수 존재할 것으로 보입니다. 하지만 많은 물질을 흡수하면서 제트를 방출하지 않은 블랙홀이라면 이를 관측하기는 매우 어렵습니다. 따라서 우리는 상당수의 항성 질량 블랙홀을 보지 못하고 있을 가능성이 높습니다.

이런 항성 질량 블랙홀을 우연히 발견할 수 있는 한 가지 가능성은 보이는 별이 주변을 적당한 거리에서 공전하고 있는 경우입니다. 하지만 그런 일이 쉽지 않은 이유는 초신성 폭발에서 별이 사라질 가능성이 크기 때문입니다. 이번 경우에도 어떻게 동반성이 살아남았는지를 포함해서 여러 가지 밝혀야 할 숙제들이 많이 남아 있습니다. 앞으로 과학자들은 그 질문들에 대한 해답을 찾아낼 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2022-11-astronomers-closest-black-hole-earth.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Gaia_BH1

Kareem El-Badry et al, A sun-like star orbiting a black hole Monthly Notices of the Royal Astronomical Society(2022). DOI: 10.1093/mnras/stac3140

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