천문학자들이 발견한 최초의 ‘블랙홀 삼중성계’
과학 기자 Jacinta Bowler
ABC Science
주제: 블랙홀
10월 24일 목요일
근처 별에서 물질을 빨아들이는 블랙홀의 예술가적 표현. 두 번째 별이 배경에 있습니다.
근처 별을 삼키는 블랙홀 V404 Cygni(디스크 중앙에 있는 검은 점)의 예술가적 표현. (제공: Jorge Lugo)
간단히 말해서:
천문학자들은 지구에서 약 7,800광년 떨어진 곳에서 최초의 “블랙홀 삼중성계”를 발견했습니다.
V404 Cygni라고 불리는 이 계는 블랙홀과 동반성으로 여겨졌지만, 수십억 킬로미터 떨어진 두 번째 별이 이 둘과 중력적으로 연결되어 있는 것으로 밝혀졌습니다.
다음은 무엇일까요?
전문가들은 더 많은 블랙홀 삼중성이 밖에 있을 수 있으며, 보관 데이터에 숨겨져 있을 가능성이 있다고 말합니다.
과학자들은 처음으로 두 개의 별을 동반자로 하는 블랙홀을 발견했습니다.
지금까지 블랙홀은 별이나 다른 블랙홀과 같은 다른 물체 하나와 짝을 이루어 직접 감지되었습니다.
V404 Cygni라고 불리는 “블랙홀 트리플”은 원래 이진계로 생각되었지만, 미국 연구자들은 거의 우연히 세 번째 천체인 별을 발견했습니다.
매사추세츠 공과대학(MIT)의 천체물리학자이자 새로운 연구의 연구자 중 한 명인 케빈 버지에 따르면, 목요일에 Nature에 발표된 이 발견은 매우 이례적이어서 블랙홀이 형성되는 방식에 대한 재고를 유발할 수도 있다고 합니다.
“우리는 대부분의 블랙홀이 별의 격렬한 폭발로 형성된다고 생각하지만, 이번 발견은 그에 대한 의문을 제기하는 데 도움이 됩니다.” 버지 박사가 말했습니다.
대신, 연구팀은 때때로 블랙홀이 “부드러운” 내부 붕괴로 형성될 수 있다고 제안합니다.
한 동반성에서 두 동반성으로
지구에서 백조자리에 있는 약 8,000광년 떨어진 V404 Cygni는 오랫동안 천문학자들의 관심을 받아왔습니다.
이것은 최초로 확인된 블랙홀 중 하나였으며, 천문학자들은 1992년에 이를 검증했습니다.
새로운 연구 이전에 과학자들은 이 시스템이 우리 태양의 약 9배 질량을 가진 작은 블랙홀(별 블랙홀이라고 함) 하나와 6일 반마다 서로를 공전하는 적색 거성으로 구성되어 있다고 생각했습니다.
이 시스템은 신성으로도 알려져 있습니다. 1938년 발견된 이후로 여러 번 밝아지고 어두워지는 것이 포착되었습니다. 밝아지는 것은 블랙홀이 별의 일부를 소모하기 때문입니다.
버지 박사는 여러 망원경의 보관 데이터를 훑어보던 중 놀랍게도 서로 가까이 있는 두 개의 빛 덩어리를 보았습니다.
첫 번째 별은 이미 알려졌지만 두 번째 별은 일시적으로 지나가는 것으로 생각되어 침입자라고 불렸습니다.
“이렇게 먼 거리에서 두 개의 별을 볼 수 있다는 사실은 실제로 별이 정말 아주 멀리 떨어져 있어야 한다는 것을 의미합니다.”라고 Burdge 박사는 말했습니다.
V404 Cygni 시스템의 두 개의 내부 천체.
이 이진계와 그 동반 항성은 태양과 명왕성 사이의 거리보다 약 90배 더 멀리 떨어져 있습니다.
연구팀은 가이아 우주 망원경의 10년간의 데이터를 사용하여 멀리 떨어져 있음에도 불구하고 먼 별이 블랙홀/별 쌍을 공전한다는 것을 확인했습니다.
그들은 중력적으로 연결되지 않고도 그 방향으로 이동할 확률을 1천만 분의 1로 계산했습니다.
이 논문에 참여하지 않은 웨스턴 오스트레일리아 대학교의 천체물리학자인 피오나 팬서에 따르면, 이 팀은 추가 별이 실제로 이진계를 공전한다는 것을 보여주는 인상적인 일을 했습니다.
그녀는 “정말 좋은 결과입니다.”라고 말했습니다.
“이것은 세 번째 동반성과 상호 작용하는 무시할 수 없는 수의 시스템이 있을 수 있음을 보여줍니다.
“이러한 삼중 시스템은 잠재적으로 정말 중요합니다.”
‘온화한’ 블랙홀 탄생
새로 확인된 동반성 시스템이 시스템의 일부라는 것은 다른 문제를 일으킵니다.
별 블랙홀은 초신성이라고 알려진 별의 격렬한 폭발에서 형성되는 것으로 생각됩니다.
현재 동반성과 함께 블랙홀은 별에서 블랙홀로 변할 때 격렬하게 폭발할 수 없습니다.
호주에서 ‘블레이즈 스타’를 보는 방법
사진은 불꽃놀이처럼 보이는 별을 보여줍니다.불꽃놀이처럼 보이는 별.
별 폭발이 별자리 보레알리스에서 곧 일어날 수 있습니다. 그렇게 된다면 호주인들은 그것을 포착할 수 있는 짧은 시간밖에 없습니다.
지구의 폭발과 달리 별은 일반적으로 깔끔하고 대칭적인 방식으로 폭발하지 않습니다.
대신, 때때로 한 방향으로 다른 방향보다 더 많이 폭발하고, 이것은 끌어당기면 세 별을 연결하는 약한 중력이 “딱딱” 떨어졌을 것입니다.
이 연결이 끊어졌다면 우주를 떠도는 불량 별이 생겼을 것입니다.
“모든 힘은 균형을 이루어야 합니다. 이것은 기본적인 메커니즘입니다.” 팬서 박사가 말했습니다.
연구자들이 기록된 가장 빠르게 성장하는 블랙홀을 발견했습니다.
사진은 불타는 붉은색과 주황색 물질 덩어리 안에 있는 블랙홀을 아티스트가 렌더링한 것입니다. 불타는 붉은색과 주황색 물질 덩어리 안에 있는 블랙홀을 아티스트가 렌더링한 것입니다
호주 국립 대학 연구원들이 태양의 약 170억 배에 달하는 질량을 가진 블랙홀을 발견했으며, 우주에서 지속적으로 전력을 공급받는 현재 알려진 가장 밝은 물체에 존재합니다.
그렇다면 폭발 없이 블랙홀은 어떻게 형성되었을까요?
연구원들은 수천 번의 시뮬레이션을 실행했고, 이런 유형의 시스템을 만드는 가장 쉬운 방법은 폭발 대신 붕괴에서 블랙홀을 만드는 것이라는 것을 알아냈습니다.
시뮬레이션에 따르면 죽어가는 별은 동반자를 쫓아내지 않으려면 질량의 절반 이상이 스스로 붕괴되어야 합니다. 연구팀은 전혀 걷어차이지 않고 완전히 폭발했을 수도 있다고 제안합니다.
이것은 “온화한” 블랙홀 형성으로 간주됩니다.
“폭발이 없다면 반대 방향으로 움직이는 블랙홀에 의해 상쇄되어야 할 불균형한 힘이 없습니다.” 팬서 박사가 말했습니다.
얼마나 더 있을까요?
팬서 박사에 따르면, 이와 같은 삼중 시스템이 발견된 것은 이번이 처음이지만 마지막은 아닐 것입니다.
“이제 우리는 그중 하나를 보았고, 사람들은 이것을 이용할 것입니다. 심지어 유사한 시스템을 찾을 수 있는지 알아보기 위해 보관 이미지를 훑어보는 것만으로도 말입니다.”
팬서 박사는 특이한 블랙홀 시스템에서 중력파라고 불리는 시공간의 파장을 감지하는 작업을 하고 있습니다.
그녀는 이 새로운 발견이 중력파에 대한 완전히 새로운 이해로 이어질 수 있다고 말했습니다.
“저는 이것이 앞으로 중력파에 대해 생각할 때 매우 중요할 것이라고 생각합니다.”
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2024년 10월 24일 목요일 오전 11시 22분 게시2024년 10월 24일 목요일 오전 11시 22분
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시뮬레이션에 따르면 죽어가는 별은 동반자를 쫓아내지 않으려면 질량의 절반 이상이 스스로 붕괴되어야 합니다. 연구팀은 전혀 걷어차이지 않고 완전히 폭발했을 수도 있다고 제안합니다.
이것은 “온화한” 블랙홀 형성으로 간주됩니다.
“폭발이 없다면 반대 방향으로 움직이는 블랙홀에 의해 상쇄되어야 할 불균형한 힘이 없습니다.” 팬서 박사가 말했습니다.
얼마나 더 있을까요?
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팬서 박사는 특이한 블랙홀 시스템에서 중력파라고 불리는 시공간의 파장을 감지하는 작업을 하고 있습니다.
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2024년 10월 24일 목요일 오전 11시 22분 게시2024년 10월 24일 목요일 오전 11시 22분
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First ‘black hole triple system’ discovered by astronomers
By science reporter Jacinta Bowler
Thu 24 OctThursday 24 October
In short:
Astronomers discovered the first “black hole triple system”, some 7,800 light-years from Earth.
The system, called V404 Cygni, was thought to be a black hole and a companion star, but a second star billions of kilometres away was also found to be gravitationally connected to the duo.
What’s next?
Experts suggest more black hole triples may be out there, potentially even hiding in archival data.
abc.net.au/news/black-hole-triple-system-star-v404-cygni/104507162
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Scientists have uncovered a black hole with two stars as companions for the first time.
Until now, black holes have been directly detected paired up with just one other object such as a star or another black hole.
The “black hole triple”, called V404 Cygni, was originally thought to be a binary system, but US researchers stumbled across a third body, a star, almost by chance.
The finding, published in Nature on Thursday, is so unusual that it might cause a rethink about how black holes are formed, according to Kevin Burdge, an astrophysicist from the Massachusetts Institute of Technology (MIT) and one of the researchers on the new study.
“We think most black holes form from violent explosions of stars, but this discovery helps call that into question,” Dr Burdge said.
Instead, the team suggest, sometimes black holes may form from a “gentle” collapse inwards.
From one companion to two
V404 Cygni, which lies nearly 8,000 light-years away from Earth in the constellation of Cygnus, has long been of interest to astronomers.
It was one of the first confirmed black holes, with astronomers validating it in 1992.
Before the new study, scientists thought the system comprised one small black hole (known as a stellar black hole) with a mass about nine times our Sun, and a red giant star, which orbited each other every six-and-a-half days.
The system is also known as a nova — it has been caught brightening and dimming multiple times since its discovery in 1938. The brightening is caused by the black hole consuming part of the star.
While trawling through archival data from multiple telescopes, Dr Burdge saw what appeared to be two blobs of light, surprisingly close to each other.
While the first star was already known, the second star was previously thought to be temporarily passing through, and called an interloper.
“The fact that we can see two separate stars over this much distance actually means that the stars have to be really very far apart,” Dr Burdge said.
The two inner objects in the V404 Cygni system.
The binary system and its stellar companion are about 90 times further apart than the Sun is from Pluto.
The team used 10 years of data from the Gaia space telescope to confirm that despite being far apart, the distant star did orbit the black hole/star pair.
They calculated the odds of it moving that way without being gravitationally connected at just one in 10 million.
According to Fiona Panther, an astrophysicist at the University of Western Australia who was not involved in the paper, the team did an impressive job of showing the additional star does, in fact, orbit the binary system.
“It’s really quite a nice result,” she said.
“This shows there could be a non-negligible number of systems out there where there’s interaction with a third companion star.
“These triple systems are potentially really important.”
A ‘gentle’ black hole birth
The newly confirmed companion star being part of the system creates other problems.
Stellar black holes are thought to form in the violent explosion of a star, known as a supernova.
With its current companions, the black hole couldn’t have violently exploded when it turned from a star into a black hole.How to see the ‘Blaze Star’ from Australia
Photo shows A star which looks like a firework.
A stellar explosion may be about to happen in the constellation Corona Borealis. If it does, Australians will only have a short window to catch it.
Unlike explosions on Earth, stars don’t usually explode in a neat, symmetrical way.
Instead, they sometimes end up exploding more in one direction than the other, and this pull would have caused the weak gravity connecting the three stars to “snap”.
If this connection was lost, it would have created a rogue star wandering the Universe.
“All those forces have to be balanced. This is basic mechanics,” Dr Panther said.Researches find fastest growing black hole ever recorded
Photo shows An artist rendering of a black hole inside a mass of fiery red and orange material.
Australian National University researchers discover a black hole whose mass is roughly 17 billion times that of our Sun, and exists within the brightest currently known thing being continually powered in the universe.
So, without an explosion, how did the black hole form?
The researchers ran thousands of simulations, and found the easiest way to produce this type of system was to create a black hole from a collapse instead of an explosion.
The simulations suggest the dying star would have to collapse at least half its mass in on itself to not kick out its companions. The team suggest it may have even completely imploded, with no kick at all.
This is considered a “gentle” black hole formation.
“If there’s no explosion, there’s no unbalanced force that needs to be countered by the black hole moving off in the opposite direction,” Dr Panther said.
How many more are out there?
While this is the first time a triple system like this has been found, it probably won’t be the last, according to Dr Panther.
“Now we’ve seen one of them, people are going to capitalise on this, even just trawling through archival images to see if they can find any similar systems.”
Dr Panther works on detecting ripples in space-time called gravitational waves from unusual black hole systems.
She said this new finding could lead to entirely new understanding of gravitational waves too.
“I think these are going be very important when we think about gravitational waves going forward.”
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Posted Thu 24 Oct 2024 at 11:22amThursday 24 Oct 2024 at 11:22am
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