우주 이야기 1366 - 블랙홀을 품은 별이 숨어 있다.

(An artist's impression of a "Hawking star" – a star containing a small black hole in its centerMPA, background image: Wikimedia/Creative Commons)

몇 년 전 타계한 스티븐 호킹 박사는 블랙홀에 대한 많은 업적을 남겼습니다. 그 가운데 하나는 빅뱅 초기 높은 밀도와 압력으로 인해 무수히 많은 원시 블랙홀 (primordial black holes)이 생길 수 있다는 이론입니다.

대부분의 블랙홀이 초신성 폭발이나 혹은 은하 중심에서 생성되는데, 당연히 그 질량은 어마어마하게 큽니다. 하지만 원시 블랙홀은 행성 질량에 불과한 크기도 가능합니다. 문제는 너무 작아서 실제로 그 존재를 증명하기 힘들다는 것입니다.

막스 플랑크 천체물리학 연구소 (Max Planck Institute for Astrophysics (MPA))의 얼 패트릭 벨링거 (Earl Patrick Bellinger)가 이끄는 연구팀은 원시 블랙홀이 별 내부에 숨어 있을 가능성을 제시했습니다.

연구팀에 의하면 원시 블랙홀이 별에 흡수될 경우 별 중심으로 들어가 균형을 유지할수도 있습니다. 별 중심 핵융합 반응으로 인한 압력이 블랙홀의 중력에 의한 붕괴를 막고 균형을 오랜 시간 유지할 수 있다는 것입니다.

직관적으로는 사실 이해하기 힘들지만, 이 이론에 따르면 원시 블랙홀을 품은 별 (연구팀은 호킹 별 Hawking star라고 명명)은 일반적인 별과는 다른 대류가 일어나 구조에서 차이가 있습니다. (사진) 따라서 이를 성진학 (asteroseismology, 지진파처럼 별의 스펙트럼 진동 주기를 분석해 별의 내부 구조를 파악하는 방법) 연구를 통해 알아낼 수 있습니다.

연구팀은 호킹 별이 존재한다면 밀도가 매우 낮은 왜소 은하의 구상성단에 있는 오래된 별 사이에 숨어 있을 것으로 예상했습니다. 만약 실제로 그 존재를 증명한다면 블랙홀은 물론 우주에 대한 이해를 바꾸고 아직 우리가 정체를 모르는 암흑 물질의 단서를 찾을 수 있을지 모릅니다. 그리고 아마도 작고한 스티븐 호킹에 대한 가장 큰 찬사가 될 것입니다.

참고

https://newatlas.com/physics/hawking-stars-black-holes-dark-matter/

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad04de

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