인류는 드디어 블랙홀이 중성자별을 삼키는걸 목격했다. (발전하는 관측 기술)

 

 

블랙홀과 중성자별의 합병은 두 개의 무거고 밀도가 높은 천체가 충돌하여 하나로 합쳐지는 현상입니다. 이 과정에서 강력한 중력파가 발생하며, 이를 통해 블랙홀과 중성자별의 성질을 연구할 수 있습니다.

블랙홀과 중성자별의 합병을 목격한 것은 2021년 6월 30일에 발표된 연구에서 처음으로 보고되었습니다. 이 연구는 미국의 LIGO 협력단, 유럽의 VIRGO 협력단, 일본의 KAGRA 협력단이 참여한 국제 공동 연구로, 2020년 1월에 두 번의 중력파 신호를 감지했다고 밝혔습니다.

첫 번째 신호인 GW200105은 태양 질량의 9배인 블랙홀이 태양 질량의 1.9배인 중성자별과 충돌한 것으로 확인되었습니다. 두 번째 신호인 GW200115는 태양 질량의 6배인 블랙홀이 태양 질량의 1.5배인 중성자별과 충돌했다고 합니다. 이들 신호는 지구에서 약 9억 광년 떨어진 은하에서 발생했다고 추정됩니다.

이번 관측은 천문학적으로 매우 희귀하고 중요한 사건입니다. 블랙홀과 중성자별의 합병은 일반 상대성이론을 검증하고, 중성자별의 내부 구조와 상태 방정식을 연구하고, 우주에서 발생하는 원소들의 기원을 밝히는데 도움이 될 수 있습니다.

이번 연구에는 한국중력파연구협력단 (KGWG)도 참여했습니다. KGWG는 LIGO와 KAGRA 협력단에 소속되어 있으며, 중력파 데이터를 분석하고 가짜 신호를 걸러내는 작업을 수행했습니다.

 

 

(블랙홀과 중성자별의 합병 주기)

블랙홀과 중성자별의 합병은 천문학적으로 매우 희귀하고 중요한 사건입니다. 연구진은 지구에서 10억 광년 거리 내에서 블랙홀과 중성자별의 충돌이 한 달에 한 번꼴로 예상보다 훨씬 자주 일어날 것으로 추정하고 있습니다. 그러나 이는 아직 확실하지 않으며, 더 많은 관측과 연구가 필요합니다.

블랙홀과 중성자별의 합병 빈도는 중성자별의 질량 상한에 강하게 의존합니다. 중성자별의 질량이 너무 크면 블랙홀로 붕괴되기 때문입니다. 그리고 이 상한값은 고밀도 물질의 성질에 대한 가정들에 강하게 의존합니다. 따라서 블랙홀과 중성자별의 합병을 관측하는 것은 중성자별의 내부 구조와 상태 방정식을 연구하는데 도움이 될 수 있습니다.

 

 

 

(블랙홀이 중성자별을 삼키면 일어나는 일)

블랙홀이 중성자별을 삼키면 매우 강력한 중력파가 발생합니다. 중력파는 우주의 시공간을 뒤틀고 늘리는 거대한 파동입니다. 블랙홀과 중성자별의 충돌은 지난해 1월에 두 번 검출되었는데, 이는 인류가 처음으로 관측한 사건입니다.

블랙홀과 중성자별이 충돌하면서 나오는 빛은 아직 관측되지 않았습니다. 이는 블랙홀이 중성자별을 전체적으로 삼켜버리기 때문일 수 있습니다. 그러나 일부 연구자들은 중성자별이 블랙홀에 삼켜지기 전에 일부 물질을 방출할 수 있으며, 이때 발생하는 방사선 폭발을 관측할 수 있을 것이라고 기대하고 있습니다. 이러한 현상은 중성자별의 내부 구조와 성질에 대해 알려줄 수 있습니다.

 

 

(블랙홀과 중성자별의 합병을 목격할 수 있었던 도구)

블랙홀과 중성자별의 합병을 목격한 것은 중력파 검출기입니다. 중력파 검출기는 레이저와 거울을 이용하여 중력파가 시공간을 뒤틀 때 발생하는 거리의 미세한 변화를 측정하는 장치입니다. 미국의 LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) 와 유럽의 Virgo (Virgo interferometer) , 일본의 KAGRA (Kamioka Gravitational Wave Detector) 가 협력하여 블랙홀과 중성자별의 충돌로 발생한 중력파를 잇따라 검출했습니다.