By 블랙홀3
부제 : 우리은하 안을 여행하는 블랙홀
블랙홀과 마이크로퀘이사(microquasar) J1118+480 의 이동이 관측됐다. 이들 천체의 이동은은 밑의 사진의 붉은 색으로 표시되어 있다. 노란색 점은 태양계의 위치를 나타내고 있다.
이들은 최소 2억3천만 년 전 이전에 운동을 시작했으며 지금도 매우 빠른 속도로 이동하고 있는 것으로 알려졌다.
이들 천체는 은하계 다른 천체들이 일반적으로 이동하는 속도보다 몇 배 정도 빠른 속도로 이동하고 있는데, 이는 이들 천체들에 초신성 폭발이 있었기 때문으로 추측된다. 뿐만 아니라 이들 천체는 black hole binary 그림에서와 비슷한 형태로 별의 물질이 블랙홀로 흘러들면서 강력한 복사선을 우주로 방출한다.
이 블랙홀은 우리은하에 아주 가깝게 접근하는데, 그래도 약 7000광년 밖을 지날 것으로 보여 태양계에 큰 교란은 없을 것으로 보인다.
이러한 X선의 방출은 별의 물질 혹은 성간물질이 블랙홀로 떨어질 때 중력에 의해 가속된 물질에서 나오는 복사선이 우리에게 X선으로 보이는 것이다. 이 X선은 매우 강하게 방출되지만 방출되는 영역은 매우 작아 점으로 관측된다. 이에 관련된 문제들은 아직 과학적으로 명확히 규명되지 않아서 뭐라 말하기 힘들다. (엄밀히 이쪽 분야는 시작한지 50년이나 됐지만 천문학은 경제학적인 돈이 들어가므로 아직도 초보 단계를 벗어나지 못하고 있다.)
이 블랙홀(퀘이사) 연성계에서도 알 수 있듯이 아주 커다란 두 개 이상의 별이 연성계를 이룰 경우에는 문제가 아주 복잡해진다. 연성계의 진화과정은 여러 별이 서로 상호작용하는 결과이기 때문이다.
과거에 모성이 블랙홀이 되기 전에는 이 두 천체 사이의 거리는 현재보다 더 멀었다. 그러다가 모성이 적색거성이 되면서 팽창하고, 이 팽창은 곧 로슈의 한계에 다다른 후 많은 물질을 성간에 뿌린다. 이 물질들은 대부분 쌍성의 반대쪽으로 이동한다.
결국 이 쌍성계의 무게중심은 서서히 모성에서 동반성으로 이동해 간다. 많은 물질을 상실하고 가벼워진 모성은 핵융합이 더이상 진행되지 않을 때 수축하여 중심부를 고온으로 올릴 질량이 부족하므로 약한 초신성 폭발을 하거나 초신성 폭발 없이 현재의 모양이 형성됐다. 이때 약한 초신성 폭발이 일어난다면 모성에서 날아가는 가스의 양이 동반성에 의해 불균일하게 되어 매우 빠른 이동속도를 갖게 된다.
이후 중력파 방출을 통해서 연성계 전체의 각운동량이 점차 줄어들게 된다. 각운동량이 줄어들면 처음에는 두 천체의 거리가 점점 멀어지는데 최근에는 각운동량이 너무 줄어들어서 다시 가까워지고 있다고 판단된다.[footnote]이런 현상은 지구와 달 사이에서도 일어나는데, 지금은 달과 지구 사이의 거리가 멀어지고 있다. 최근 정밀측정 결과 달은 매달 4cm 정도씩 멀어지고 있다고 한다.[/footnote]
그렇게 되면 동반성의 물질이 블랙홀로 점차 빨려들어가게 되고, 강력한 퀘이사가 발생하게 된다.
출처 : http://chandra.harvard.edu/photo/2004/rxj1242/
위의 사진은 chandra 위성의 X선 촬영장면인데, 위의 블랙홀과 퀘이사 쌍의 천체와는 상관이 없다.
이 천체의 경우도 가시광선의 영역보다 훨씬 작은 X선 방출 영역을 갖게 된다. 블랙홀은 태양보다 수억 배의 질량이 된다 해도 크기는 지구정도 크기라는 것을 생각해 주기 바란다.
사진출처 : 1억광년 떨어져 있는 은하인 NGC 4261은하 중심 사진이다. 800광년 너비의 먼지원반의 무게중심에 블랙홀이 있을 것으로 추정된다. 천문학자들은 이 중심 블랙홀의 질량이 태양의 12억 배 정도 될 것이라고 생각하고 있다.
