원자력/우주항공

국제연구팀, 태양질량의 70배에 달하는 블랙홀 발견

발행일 : 2019 / 12 / 01

중국과학원 국가천문대 류지펑(劉繼峰)/장하오퉁(張昊彤) 연구팀은 중국이 자체적으로 개발한 LAMOST 망원경으로 지금까지 알려진 최대 질량의 항성급 블랙홀을 발견하였다. 아울러 LAMOST의 전천탐사 장점을 이용한 블랙홀 탐색의 새 방법을 제공하였다. 해당 성과는 “Nature”에 온라인으로 게재되었다.

태양질량의 70배인 해당 블랙홀은 이론적 예측의 질량 상한 값을 훨씬 초월해 관련 인식을 뒤집었다. 해당 성과는 항성 진화 및 블랙홀 형성 이론의 혁신을 촉진할 전망이다.

우주에 광범위하게 존재하는 항성급 블랙홀은 대질량 항성이 수명을 다하여 형성된 것이다. 이론적으로 예측한 은하계 내 항성급 블랙홀 수는 1억 개를 넘는다. 하지만 천문학계가 현재까지 은하계에서 발견한 약 20개 항성급 블랙홀 모두 동반성(companion star) 가스 강착시 방출되는 X선을 통해 식별된 것으로 그 질량은 모두 태양질량의 20배 이하이다.

국가천문대 연구팀은 2016년 가을에 LAMOST를 이용해 쌍성(binary star) 연구를 시작하여서부터 2년 동안 하나의 작은 하늘영역 내 3,000여 개 항성에 대한 관측을 통해 X선을 방출하는 조용한 쌍성계(LB-1) 내 1개 청색항성(태양질량 8배)이 보이지 않는 천체를 둘러싸고 주기적으로 운동함을 발견했다. 그로부터 관측된 예사롭지 않은 스펙트럼 특성은 상기 “보이지 않는 천체”가 블랙홀일 가능성이 매우 높음을 시사한다. 연구팀은 카나리아대형망원경(GTC)과 켁망원경(Keck Telescope)을 이용해 LB-1의 블랙홀 질량이 태양질량의 약 70배임을 확인했다.

항성 진화 이론에 의하면, 현재 태양 금속 존재비 조건에서 형성될 수 있는 블랙홀의 최대 질량은 태양질량의 25배일 것으로 추측된다. 하지만 이번 발견은 상기 이론에 도전장을 내밀었다. 향후 LAMOST의 매우 높은 관측효율에 힘입어 일련의 “깊숙이 숨겨진” 블랙홀이 발견되는 등 블랙홀 대량 발견의 새 시대가 열릴 전망이다.

해당 연구에 중국, 미국, 스페인, 호주, 이탈리아, 폴란드, 네덜란드 등 7개국의 28개 연구기관이 참여했다.

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