초대질량 블랙홀은 근처의 별을 방해하거나 파괴하여 TDE(조석 교란 사건)로 이어집니다. TDE에서 편광을 관찰한 결과 관련된 프로세스에 대한 주요 세부 사항이 밝혀졌습니다.
우주는 폭력적인 곳이므로 여기서 별의 수명이 단축될 수 있습니다. 이것은 별이 “나쁜” 이웃, 특히 대규모 성단 근처에서 자신을 발견할 때 발생합니다. 블랙홀.
우리 태양보다 수백만 배 또는 심지어 수십억 배 더 큰 질량을 자랑하는 이 블랙홀은 일반적으로 조용한 은하의 중심에서 발견됩니다. 별이 블랙홀에서 멀어지면 초거대질량 블랙홀에서 위쪽으로 끌어당기는 중력을 경험하게 되고 결국 별을 온전하게 유지하는 힘을 극복하게 됩니다. 이로 인해 별이 붕괴되거나 파괴되는 TDE(조수 붕괴 사건)로 알려진 사건이 발생합니다.
“별이 파열된 후 가스는 블랙홀 주위에 강착 원반을 형성합니다. 원반의 밝은 폭발은 거의 모든 파장에서, 특히 X선을 감지하는 망원경과 위성으로 관찰할 수 있습니다. ESO (빈카).
최근까지 TDE를 감지할 수 있는 실험이 많지 않았기 때문에 소수의 연구원만이 TDE에 대해 알고 있었습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 과학자들은 더 많은 TDE를 모니터링하는 도구를 개발했습니다. 흥미롭게도 놀랍지는 않지만 이러한 관찰은 연구자들이 현재 연구하고 있는 새로운 미스터리로 이어졌습니다.
“광학 망원경을 사용한 대규모 실험에서 관찰한 결과 가시광선 폭발이 명확하게 감지될 수 있음에도 불구하고 많은 수의 TDE가 X선을 생성하지 않는 것으로 나타났습니다. 이 발견은 TDE에서 중단된 항성 물질의 진화에 대한 우리의 기본 이해와 모순됩니다.”라고 Liodakis는 말합니다.
조석 붕괴 사건에서 별은 초거대질량 블랙홀에 충분히 가까이 이동하여 블랙홀의 중력이 별을 휘게 하여 파괴될 때까지 합니다(이미지 1). 파괴된 별에서 나온 성간 물질은 블랙홀 주위에 타원형 흐름을 형성합니다(이미지 2). 가스가 블랙홀을 공전한 후 되돌아오면서 블랙홀 주위에 조석 충격이 형성됩니다(이미지 3). 조석 충격은 광학 및 자외선 파장에서 관찰할 수 있는 편광된 빛의 밝은 폭발을 생성합니다. 시간이 지남에 따라 파괴된 별에서 나온 가스는 블랙홀로 천천히 끌어당겨지면서 블랙홀 주위에 강착 원반을 형성합니다(이미지 4). 참고: 이미지 크기는 정확하지 않습니다. 크레딧: Jenny Gurmaninen
저널에 발표된 연구 과학 ESO와 함께 핀란드 천문학 센터가 이끄는 국제 천문학자 팀은 TDE에서 나오는 편광이 이 퍼즐을 푸는 열쇠일 수 있다고 제안합니다.
블랙홀 주변에 밝은 X선 강착 원반을 형성하는 대신 많은 TDE에서 감지되는 광학 및 자외선에서 관찰되는 폭발은 조석 충격에서 비롯될 수 있습니다. 이러한 충격은 파괴된 별에서 나온 가스가 블랙홀을 공전한 후 되돌아오는 길에 충돌하면서 블랙홀에서 멀리 떨어진 곳에서 형성됩니다. 밝은 X선 부착 원반은 이러한 사건에서 나중에 형성될 것입니다.
“빛의 편광은 천체 물리학 시스템의 기본 프로세스에 대한 고유한 정보를 제공할 수 있습니다. TDE에서 측정한 편광은 이러한 조수 충격에 의해서만 설명될 수 있습니다.”라고 이 연구의 수석 저자인 Lioudakis는 말합니다.
편광은 연구원들이 별 파괴를 이해하는 데 도움이 되었습니다.
팀은 2020년 말 가이아 위성으로부터 AT 2020mot로 식별된 인근 은하계에서 일시적인 핵 사건에 대한 공개 경보를 받았습니다. 그런 다음 연구원들은 투르쿠 대학 소유의 스칸디나비아 광학 망원경(NOT)에서 수행된 광학 편광 및 분광 관찰을 포함한 광범위한 파장에서 AT 2020mot를 관찰했습니다. NOT에서 이루어진 관찰은 이 발견을 가능하게 하는 데 특히 도움이 되었습니다. 또한 고등학생을 대상으로 한 천문관측과목의 일환으로 편광관측을 실시하였다.
“우리가 연구에 사용하는 스칸디나비아 광학 망원경과 편광계는 초거대질량 블랙홀과 그 환경을 이해하려는 우리의 노력에 중요한 역할을 했습니다.” NOT으로 편광 관찰 및 분석을 주도한 FINCA와 투르쿠 대학의 박사 연구원 Jenny Jormaninen은 말합니다.
연구원들은 AT 2020mot에서 나오는 광학 빛이 고도로 편광되어 시간이 지남에 따라 변한다는 것을 발견했습니다. 많은 시도에도 불구하고 라디오나 X-레이 망원경 모두 폭발이 최고조에 달하기 전, 도중, 심지어 몇 달 후에도 사건에서 발생한 방사선을 감지할 수 없었습니다.
“우리는 AT2020mot가 얼마나 극화되었는지를 보았을 때 주변 가스를 축적하는 초대형 블랙홀 주변을 자주 관찰하기 때문에 블랙홀에서 제트가 방출되는 것을 즉시 생각했습니다. 그러나 제트는 발견되지 않았습니다.”라고 Turku 및 Fenca 대학의 학술 연구원인 Elena Lindfors는 말합니다.
천문학자 팀은 데이터가 성간 가스의 흐름이 자신과 충돌하여 블랙홀 주변 궤도의 중심과 전면 근처에 범프를 형성하는 시나리오와 거의 일치한다는 것을 깨달았습니다. 그런 다음 충격은 자기장을 증폭하고 자연적으로 고도로 편광된 빛을 생성하는 별의 흐름으로 배열합니다. 대부분의 모델에서 설명하기에는 광학 편광 수준이 너무 높았고 시간이 지남에 따라 변한다는 사실이 더욱 어려웠습니다.
관측 당시 FINCA의 천문학자였으며 현재 노르웨이 과학 기술 대학교(NTNU)에서 일하고 있는 Kari Kollionen은 “우리가 살펴본 모든 모델은 조석 충격 모델을 제외하고는 관측을 설명할 수 없었습니다.”라고 말합니다.
연구원들은 TDE에서 나오는 편광을 계속 모니터링하고 별이 충돌한 후 어떤 일이 발생하는지 곧 더 많이 발견할 수 있습니다.
참조: I.A. Leodakis, KII Koljonen, D. Blinov, E. Lindfors, KD Alexander, T. Hovatta, M. Berton, A. Hajela, J. Jormanainen, K. Kouroumpatzakis, N. Mandarakas 및 K.
DOI: 10.1126/science.abj9570
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