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지구에서 12억 광년 떨어진 은하의 중심에서, 천문학자들은 결합된 질량이 수억 개의 태양을 가진 두 개의 거대한 블랙홀이 지구로부터 100일 이내에 격변적인 합병을 준비하고 있다는 징후를 보았다고 말합니다. 지금. 이 사건이 일어난다면 천문학에 중대한 사건이 될 것이며, 오랫동안 예측되었지만 목격된 적이 없는 블랙홀 성장의 메커니즘을 엿볼 수 있을 것입니다. 또한 전자기 스펙트럼 전반에 걸쳐 빛의 폭발을 일으킬 수 있을 뿐만 아니라 충돌의 친밀한 세부 사항을 밝힐 수 있는 중성미자라는 유령 입자와 중력파의 급증을 일으킬 수 있습니다. 지난주 신문



이 나오자마자인쇄 전 서버 arXiv에서 다른 천문학자들은 감질나는 신호를 확인하기 위해 서둘러 망원경 관측 시간을 확보하기 위해 달려갔다고 캐나다 워털루에 있는 경계 연구소의 팀원 Huan Yang이 말했습니다. "우리는 사람들이 매우 빠르게 행동하는 것을 보아왔습니다."라고 그는 말합니다. 헝가리 부다페스트에 있는 Konkoly 천문대의 Emma Kun은 신호 확인을 위해 무선 관측 자료를 샅샅이 뒤지기 시작했습니다. “붐이 일어나면 많은 것을 확인시켜 줄 것입니다.”라고 그녀는 말합니다.



그러나 예측은 신기루일 수 있습니다. 관측된 은하는 한 쌍의 블랙홀을 보유하고 있는지는 확실하지 않다고 국립전파천문대(National Radio Astronomy Observatory)의 스콧 랜섬(Scott Ransom)은 말했습니다.



초거대질량 블랙홀은 전부는 아니지만 대부분의 은하의 중심부에 숨어 있는 것으로 생각되지만 이론가들은 그것이 어떻게 그렇게 커지는지 모릅니다. 일부는 주변 물질을 산발적으로 빨아들여 맹렬히 가열하여 은하를 소위 활성 은하핵(AGN)으로 밝게 빛나게 합니다. 그러나 물질의 물방울은 블랙홀의 부피를 설명하기에 충분하지 않을 수 있습니다. 그들은 합병을 통해 더 빨리 체중을 늘릴 수 있습니다. 은하가 충돌한 후, 중심 블랙홀은 중력에 의해 결속되어 점차적으로 함께 나선을 형성합니다.



이러한 블랙홀 쌍은 감지하기 쉽지 않습니다. X선 망원경은 두 개의 밝고 분리된 중심 소스를 가진 소수의 AGN을 발견했지만 추정되는 블랙홀은 수백 광년 떨어져 있으며 수십억 년 동안 충돌하지 않을 것입니다. 그들이 가까워지면 망원경으로 빛을 분리하는 것이 거의 불가능합니다. 그러나 일부 AGN은 정기적으로 어두워지고 밝아지며, 최근 천문학자들은 이것이 주변 물질을 정기적으로 휘젓고 가열하는 한 쌍의 블랙홀이 서로를 도는 신호라고 주장했습니다. 그러나 이러한 주기적인 진동 중 일부는 희미해져 이진 해석에 의문을 제기합니다. Ransom은 “AGN은 우리가 이해할 수 없는 온갖 종류의 미친 짓을 합니다. 캘리포니아에 있는 측량 망원경의 데이터에서



ZTF (Zwicky Transient Facility)라고 불리는 캘리포니아의 측량 망원경 데이터에서 중국 과학 기술 대학의 Ning Jiang이 이끄는 팀은 SDSSJ1430+2303이라는 주기적 AGN을 우연히 발견했습니다. "나의 첫 번째 본능은 그것이 한 쌍의 초거대질량 블랙홀과 관련이 있음이 틀림없다는 것이었습니다."라고 Jiang은 말합니다.



그런 다음 연구원들은 더 많은 것을 발견했습니다. 즉, 합병에 가까워지는 이진 쌍으로 해석되는 추세입니다. 주기는 3년의 공간에서 1년에서 1개월로 단축되었습니다. 팀의 일원이 아닌 중국 국립 천문대의 이론 천체 물리학자인 Youjun Lu는 "시간이 지남에 따라 감소하는 기간이 감소했다는 최초의 공식 보고서"라고 말했습니다.


연구원들은 NASA의 닐 게렐스 스위프트 천문대(Neil Gehrels Swift Observatory)의 X선 관측에서 한 달 동안의 진동을 확인했습니다. 이러한 감소 추세가 계속되면 장 교수가 말하는 블랙홀은 태양이 명왕성만큼 서로 가까워지며 앞으로 100~300일 안에 합쳐질 것이라고 그들은 동료 검토를 거치지 않은 논문에서 보고했다.


합병이 성사되면 참관인들은 현장의 날을 가질 수 있다. Kun은 "감마선에서 라디오에 이르기까지 전자기 스펙트럼에 걸쳐 엄청난 폭발이 일어나야 합니다."라고 말합니다. 일부는 또한 중성미자 충돌을 감지하기 위한 광 센서가 장착된 1세제곱 킬로미터의 극지방 얼음인 남극의 IceCube 탐지기가 포착할 수 있는 중성미자의 홍수를 예상 합니다. 그러나 어느 쪽도 확실하지 않습니다. 어떤 사람들은 쾅 하는 소리보다는 훌쩍이는 소리를 예측합니다. Ransom은 “무엇을 기대해야 할지 정말 모릅니다.


유일한 특정 신호는 중력파이지만, 충돌하는 거대한 덩어리는 더 작은 병합에 맞춰 조정된 레이저 간섭계 중력파 관측소와 같은 탐지기로 포착하기에는 너무 낮은 주파수로 방출합니다 . 그러나 그들은 시공간 자체에 일종의 흔적을 남겨야 합니다. 일종의 거리와 시간의 이완이라고 불리는 중력파 기억은 펄서로 알려진 회전하는 항성 잔해의 규칙적인 펄스를 모니터링하여 수년에 걸쳐 감지할 수 있습니다. Ransom은 "측정하기가 매우 까다로운 신호입니다. 하지만 이는 초대질량 블랙홀 병합에 대한 결정적인 총체적 연기가 될 것입니다."라고 말합니다.  



그러나 랜섬은 실망할 준비가 되어 있습니다. 그와 다른 사람들은 팀이 단지 소수의 관찰된 주기에 대한 예측을 기반으로 하고 있다고 지적합니다. 덴마크 코펜하겐에 있는 닐스 보어 연구소의 이론가 다니엘 도라지오(Daniel D'Orazio)는 AGN의 광곡선의 일부 측면도 의심을 불러일으키고 있다고 말했습니다. 예를 들어, ZTF 아카이브는 SDSSJ1430+2303이 Jiang의 팀이 그것을 발견하기 몇 년 전에 주기적 진동이 부족했음을 보여줍니다. 희미하고 꾸준한 방출은 단일 초대질량 블랙홀이 있는 표준 AGN처럼 보였습니다. “[진동]이 왜 이제 막 켜졌습니까?” 도라치오가 묻는다. "그 꾸준한 방출이 이진 방출 모델과 어떻게 맞는지 잘 모르겠습니다."


향후 몇 개월 동안의 관찰은 진동이 계속해서 단축되는지 여부를 보여주어야 합니다. 팀은 2021년 8월 지구 궤도가 먼 은하를 태양에 너무 가깝게 하여 망원경으로 안전하게 관찰할 수 없을 때 관찰을 중단해야 했습니다. 11월에 관찰이 다시 시작되었지만 그 이후로 기술적인 결함이 ZTF와 Swift를 모두 유휴 상태로 만들었습니다.



케임브리지 대학의 앤드류 파비안(Andrew Fabian)은 국제 우주 정거장에 부착된 엑스레이 망원경인 NASA의 중성자 별 내부 구성 탐색기에 시간을 신청한 후 의욕을 쫓게 될 천문학자 중 한 명입니다. "이것이 사실이라면 지금 무엇을 하는지 보기 위해 가능한 한 많은 관찰을 하는 것이 중요합니다."라고 그는 말합니다. Fabian은 이러한 합병이 특정 연도에 지구 가까이에서 일어날 확률은 10,000분의 1이라고 말합니다. 그는 임박한 것에 대해 회의적이지만 주장이 유효한지 몇 달 동안 모니터링할 가치가 있다고 말합니다. "희귀한 사건이 발생합니다."라고 그는 말합니다.