우주 이야기 1272 - 조금씩 블랙홀에 흡수당하는 별

(This illustration shows a glowing stream of material from a star as it is being devoured by a supermassive black hole in a tidal disruption flare. When a star passes within a certain distance of a black hole - close enough to be gravitationally disrupted - the stellar material gets stretched and compressed as it falls into the black hole. Credit: NASAJPL-Caltech)

(This illustration depicts a star (in the foreground) experiencing spaghettification as it's sucked in by a supermassive black hole (in the background) during a 'tidal disruption event'. Credit: ESOM Kornmesser)

은하 중심 블랙홀은 별도 한 번에 집어 삼킬 수 있을 정도로 큰 질량과 중력을 지니고 있습니다. 실제로 이런 일이 종종 관측되는데, 이를 tidal disruption event (TDE)라고 부릅니다. TDE는 은하에서 1-10만 년마다 한 번 꼴로 관측할 수 있는데 이때는 매우 강력한 제트가 갑자기 분출되기 때문에 과학자들은 먼 거리에서도 TDE를 관측할 수 있습니다.

하지만 2018년 관측된 TDE인 AT2018fyk (AT: Astrophysical Transient)는 일반적인 TDE와 양상이 달랐습니다. 유럽 남방 천문대 (ESO)의 토마스 위버스 (Thomas Wevers, Fellow of the European Southern Observatory)와 그 동료들은 이 TDE가 한 번 발생하는 이벤트가 아니라 4년 주기로 생긴다는 사실을 발견했습니다.

연구팀은 관측 결과를 설명할 수 있는 모델을 만들었습니다. 얀구팀애 따르면 이는 부분 TDE에 의한 것입니다. 아마도 두 별이 서로를 공존하는 쌍성계에서 별 하나는 블랙홀의 중력에 잡혀 주변을 아슬아슬하게 지나가는 타워형 공전 궤도를 돌게 됐고 다른 동반성은 초고속별 (hyper velocity star)가 되어 초속 1000km의 속도로 은하계를 빠져 나가는 중일 것입니다.

블랙홀 주변을 도는 별은 절묘한 타원 궤도 덕분에 한 번 접근할 때마다 4년 주기로 질량의 1-10%를 잃는 것으로 보입니다. 만약 10% 이상의 질량을 잃고 있다면 이미 별이 사라진 후일 수도 있습니다. 이를 확인할 방법은 다시 TDE를 확인하는 것입니다. 이 시기는 2025년입니다. 과연 다시 예측했던 변화를 확인할 수 있을지 궁금합니다.

참고

https://phys.org/news/2023-01-team-physicists-star-orbit-supermassive.html

T. Wevers et al, Live to Die Another Day: The Rebrightening of AT 2018fyk as a Repeating Partial Tidal Disruption Event, The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/ac9f36

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