블랙홀이 반짝이는 이유는 무엇입니까? 과학자들은 5,000마리의 별을 먹는 베히모스를 연구하여 알아냈습니다

블랙홀 천문학자들의 기준으로도 기이한 것들이다. 그것들의 질량은 너무 커서 주변 공간을 너무 팽팽하게 휘게 하여 그 무엇도, 심지어 빛 자체도 빠져나갈 수 없습니다.

그러나 그 유명한 암흑에도 불구하고 일부는 블랙홀 꽤 볼 수 있습니다. 이 은하 진공이 삼키는 가스와 별은 구멍으로 편도 이동하기 전에 빛나는 디스크로 빨려 들어가며, 이 디스크는 전체 은하보다 더 밝게 빛날 수 있습니다.

더 이상하게도 이 블랙홀은 반짝입니다. 빛나는 디스크의 밝기는 날마다 변할 수 있으며 아무도 그 이유를 완전히 확신하지 못합니다.

동료들과 저는 NASA의 소행성 방어 노력에 편승하여 5,000년 동안 하늘에서 가장 빠르게 성장하는 블랙홀 XNUMX개 이상을 관찰했습니다. ~ 안에 새로운 종이 자연 천문학, 우리는 우리의 대답을 보고합니다: 마찰과 강렬한 중력 및 자기장에 의해 발생하는 일종의 난기류입니다.

거대 스타이터

우리는 은하 중심에 위치하며 수백만 또는 수십억 개의 태양만큼 거대한 초대질량 블랙홀을 연구합니다.

우리 은하인 은하수는 그 중심에 약 200만 개의 태양 질량을 가진 이 거인 중 하나를 가지고 있습니다. 대부분의 경우 나머지 은하계(태양 포함)를 구성하는 XNUMX억 개 정도의 별은 중심에 있는 블랙홀 주위를 행복하게 돌고 있습니다.

그러나 모든 은하계에서 상황이 그렇게 평화롭지는 않습니다. 한 쌍의 은하가 중력을 통해 서로를 끌어당길 때 많은 별들이 은하의 블랙홀에 너무 가깝게 끌릴 수 있습니다. 이것은 별들에게 나쁘게 끝납니다. 그들은 찢어지고 삼켜집니다.

우리는 블랙홀이 XNUMX억 개의 태양만큼 무게가 나가는 은하계에서 이런 일이 일어났음에 틀림없다고 확신합니다. 블랙홀이 어떻게 그렇게 커질 수 있었는지 상상할 수 없기 때문입니다. 그것은 또한 과거에 은하수에서 일어났을 수도 있습니다.

블랙홀은 또한 더 느리고 더 부드러운 방식으로 먹이를 공급할 수 있습니다. 즉, 적색 거성으로 알려진 노인성 별이 분출한 가스 구름을 빨아들이는 것입니다.

시간을 먹이

우리의 새로운 연구에서 우리는 우주에서 가장 빠르게 성장하는 5,000개의 블랙홀 사이의 먹이 과정을 면밀히 조사했습니다.

초기 연구에서 우리는 식욕이 가장 왕성한 블랙홀을 발견했습니다. 작년에 우리는 먹는 블랙홀을 발견했습니다. 매초 지구 가치의 물건. 2018년에 우리는 먹는 사람을 찾았습니다. 48시간마다 태양 전체.

그러나 우리는 그들의 실제 먹이 행동에 대해 많은 질문을 가지고 있습니다. 우리는 구멍으로 들어가는 물질이 전체 은하보다 더 밝을 수 있는 빛나는 "부착 원반"으로 나선다는 것을 알고 있습니다. 이 가시적으로 먹이를 주는 블랙홀을 퀘이사라고 합니다.

이 블랙홀의 대부분은 멀고 먼 거리에 있습니다. 디스크의 세부 사항을 보기에는 너무 멀리 떨어져 있습니다. 우리는 근처 블랙홀 주변에 있는 강착원반의 이미지를 가지고 있지만, 그들은 단지 별을 먹기보다는 약간의 우주 가스를 들이마실 뿐입니다.

깜박이는 블랙홀의 XNUMX년

In 우리의 새로운 작업, 우리는 하와이에 있는 NASA의 ATLAS 망원경의 데이터를 사용했습니다. 매일 밤(날씨가 허락하는 한) 하늘 전체를 스캔하여 바깥쪽 어둠에서 지구에 접근하는 소행성을 모니터링합니다.

이러한 전체 하늘 스캔은 배경 깊숙한 곳에서 굶주린 블랙홀의 빛에 대한 야간 기록을 제공하기도 합니다. 우리 팀은 각각의 블랙홀에 대한 XNUMX년간의 영화를 구성하여 강착 원반의 거품이 일고 끓어오르는 빛나는 소용돌이로 인해 발생하는 밝기의 매일 변화를 보여줍니다.

이 블랙홀의 반짝임은 강착원반에 대해 알려줄 수 있습니다.

1998년 천체물리학자 스티븐 발버스(Steven Balbus)와 존 홀리(John Hawley)는 “자기 회전 불안정성”는 자기장이 디스크에 난류를 일으킬 수 있는 방법을 설명합니다. 그것이 올바른 생각이라면 디스크는 규칙적인 패턴으로 지글 지글 소리를 내야 합니다. 그것들은 원반이 궤도를 돌면서 펼쳐지는 임의의 패턴으로 반짝일 것입니다. 더 큰 디스크는 느린 반짝임으로 더 천천히 궤도를 돌며 작은 디스크에서 더 단단하고 빠른 궤도는 더 빠르게 반짝입니다.

그러나 실제 세계의 디스크가 더 이상의 복잡성 없이 이렇게 단순하다는 것을 증명할 수 있을까요? (공간 자체가 한계점까지 휘어지는 강렬한 중력과 자기장에 내재된 초고밀도의 통제 불가능한 환경에서 "단순"이라는 단어가 난기류에 대한 올바른 단어인지 여부는 아마도 별도의 질문일 것입니다.)

통계적 방법을 사용하여 5,000개의 디스크에서 방출되는 빛이 시간이 지남에 따라 얼마나 깜박이는지 측정했습니다. 각각의 깜박임 패턴은 다소 다르게 보였습니다.

하지만 크기, 밝기, 색상별로 분류하자 흥미로운 패턴이 보이기 시작했습니다. 우리는 각 디스크의 궤도 속도를 결정할 수 있었고 시계가 디스크 속도로 작동하도록 설정하면 모든 깜박임 패턴이 동일하게 보이기 시작했습니다.

이 보편적인 행동은 실제로 "자기 회전 불안정성" 이론에 의해 예측됩니다. 위로가 되었어요! 그것은 이러한 놀라운 소용돌이가 결국 "단순"하다는 것을 의미합니다.

그리고 그것은 새로운 가능성을 열어줍니다. 강착원반 사이에 남아있는 미묘한 차이는 서로 다른 방향에서 바라보기 때문에 발생한다고 생각합니다.

다음 단계는 이러한 미묘한 차이를 더 자세히 조사하고 블랙홀의 방향을 식별할 수 있는 단서가 있는지 확인하는 것입니다. 결국 블랙홀에 대한 우리의 미래 측정은 훨씬 더 정확할 수 있습니다.

이 기사는에서 다시 게시됩니다. 대화 크리에이티브 커먼즈 라이센스하에 읽기 원래 기사.

이미지 신용 : EHT 협업

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• 출처: https://singularityhub.com/2023/02/09/why-do-black-holes-twinkle-scientists-studied-5000-star-eating-behemoths-to-find-out/