무거운 블랙홀은 느리게 회전한다.

블랙홀 스핀

천문학자들은 블랙홀의 두 가지 기본 특성 중 하나인 블랙홀의 스핀에 대한 기록을 깨는 측정을 했습니다. 나사의 찬드라 엑스선 관측소는 블랙홀이 대부분의 작은 사촌들보다 느리게 돌고 있다는 것을 보여줍니다. 이것은 회전을 정확하게 측정할 수 있는 가장 큰 블랙홀이고 우주에서 가장 큰 블랙홀 중 일부가 어떻게 자라는지 힌트를 줍니다. 초대질량 블랙홀은 태양보다 수백만, 심지어 수십억 배나 더 많은 질량을 가지고 있습니다. 천문학자들은 거의 모든 큰 은하의 중심에 초대질량 블랙홀이 있다고 생각합니다. 초대질량 블랙홀의 존재는 논란의 여지가 없지만, 과학자들은 여전히 블랙홀이 어떻게 성장하고 진화하는지 연구하고 있습니다. 한 가지 중요한 정보는 블랙홀이 얼마나 빨리 돌고 있는지입니다. 모든 블랙홀은 스핀과 질량이라는 두 개의 숫자로만 정의할 수 있습니다.라고 새로운 연구를 이끈 케임브리지 대학 천문학 연구소의 줄리아 시스크-레인즈가 말했습니다. 이것은 매우 간단해 보이지만, 대부분의 블랙홀의 가치를 알아내는 것은 매우 어려운 것으로 입증되었습니다.

 

 

H1821+643 

이 결과를 위해, 연구원들은 H1821+643으로 알려진 퀘사의 블랙홀 주변의 소용돌이치는 물질의 원반에서 엑스선이 튀어나오는 것을 관찰했습니다. 퀘이사는 블랙홀 주변의 작은 지역에서 많은 양의 방사선을 생성하는 빠르게 성장하는 초대질량 블랙홀을 포함합니다. 지구에서 약 34억 광년 떨어진 은하단에 위치한 H1821+643 블랙홀은 30억에서 300억 태양 질량을 가진 것으로 알려진 가장 무거운 은하 중 하나입니다. 대조적으로, 우리 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀의 무게는 약 4백만 태양입니다. 블랙홀 근처의 강한 중력은 다른 에너지에서 X선의 강도를 변화시킵니다. 변화가 클수록 디스크의 안쪽 가장자리는 블랙홀이 돌아오지 않는 지점(이벤트 수평선)에 가깝습니다. X선 데이터는 회전하는 블랙홀이 블랙홀과 함께 공간을 끌어당기고 물질이 회전하지 않는 블랙홀보다 더 가까이 공전하도록 만들기 때문에 블랙홀이 얼마나 빨리 회전하는지 보여줍니다. 우리는 H1821+643 블랙홀이 약 백만 태양에서 천만 태양 사이의 무게의 대부분의 블랙홀보다 약 절반 정도 빠르게 돌고 있다는 것을 발견했습니다라고 IoA의 공동 저자인 크리스토퍼 레이놀즈가 말했습니다. 답은 이 초대질량 블랙홀이 어떻게 성장하고 진화하느냐가 될 수 있습니다. 이러한 비교적 느린 회전은 H1821+643과 같은 가장 무거운 블랙홀이 다른 블랙홀과 합쳐질 때, 또는 큰 원반이 붕괴할 때, 가스가 무작위로 안쪽으로 빨려 들어간다는 생각을 뒷받침합니다.

 

무거운 블랙홀과 덜무거운 블랙홀

이런 식으로 성장하는 초대질량 블랙홀은 종종 속도를 늦추거나 반대 방향으로 구부리는 등 상당한 스핀 변화를 겪을 가능성이 있습니다. 따라서, 가장 무거운 블랙홀은 덜 무거운 블랙홀보다 더 넓은 회전 범위를 가지고 있다는 것을 관찰해야 합니다. 반면에, 과학자들은 덜 무거운 블랙홀이 그들 주위를 도는 가스 원반으로부터 질량의 대부분을 축적할 것으로 기대하고 있습니다. 이러한 원반들은 안정적일 것으로 예상되기 때문에, 들어오는 물질들은 블랙홀이 가능한 최대 빛의 속도에 도달할 때까지 더 빨리 회전하도록 하는 방향으로 항상 접근합니다. 이 초거대 물체의 적절한 회전은 우주에서 가장 큰 블랙홀의 폭력적이고 혼란스러운 역사의 증거가 될 수 있습니다라고 IoTA의 공동 저자인 제임스 매튜스가 말했습니다. 이것은 또한 우리 은하의 초대질량 블랙홀이 안드로메다 은하와 다른 은하들과 충돌할 때 수십억 년 후에 어떻게 될지에 대한 통찰력을 줄 수 있습니다. 이 블랙홀은 천문학자들이 우리 은하와 M87에서 본 초대형 블랙홀에 대해 알아낸 것을 보완하는 정보를 제공합니다. 이러한 경우 블랙홀의 질량은 잘 알려져 있지만 자전은 그렇지 않습니다. 시스크-레인과 그녀의 협력자들에 의한 이러한 결과를 설명하는 논문은 왕립천문학회의 월간 공지에 실렸습니다. 나사의 마셜 우주 비행 센터는 찬드라 프로그램을 관리합니다. 스미스소니언 천체물리 관측소의 찬드라 엑스선 센터는 매사추세츠 주 캠브리지의 과학 운항과 매사추세츠 주 벌링턴의 비행 운항을 통제하고 있습니다.