블랙홀: 은하수 괴물의 첫 번째 사진

이것은 우리 은하의 중심에 살고 있는 거대한 블랙홀로, 처음으로 사진에 담았습니다.

궁수자리 A*로 알려진 이 천체는 우리 태양 질량의 400만 배나 됩니다.

당신이 보는 것은 구멍이 있는 중앙의 어두운 영역이며, 엄청난 중력에 의해 가속된 과열 가스에서 나오는 빛으로 둘러싸여 있습니다.

규모의 경우 고리는 대략 우리 별 주위를 도는 수성의 궤도 크기입니다.

그것은 약 6천만 킬로미터 또는 4천만 마일입니다.

다행히도 이 괴물은 약 26,000광년 떨어진 아주 먼 거리에 있으므로 우리가 위험에 처할 가능성은 없습니다.

이 이미지는 EHT(Event Horizon Telescope) 협력 이라는 국제 팀에서 제작했습니다 .

2019년에 Messier 87 또는 M87 이라고 불리는 또 다른 은하의 중심부에 있는 거대한 블랙홀의 사진을 공개한 후 두 번째 이미지입니다 . 그 물체는 우리 태양 질량의 65억 배에 달하는 천 배 이상 더 컸습니다.

EHT 프로젝트의 유럽 개척자 중 한 명인 Heino Falcke 교수 는 "그러나 이 새로운 이미지는 우리의 초거대질량 블랙홀 이기 때문에 특별합니다 ."라고 말했습니다.

라드바우드 대학의 독일-네덜란드 과학자는 인터뷰에서 "이것은 '우리 뒷마당'에 있으며 블랙홀과 그 작동 방식을 이해하고 싶다면 우리가 블랙홀을 복잡하게 보았기 때문에 알려줄 것"이라고 말했다. 소식.

블랙홀이란?

• 블랙홀 은 물질이 스스로 붕괴된 공간의 영역입니다.
• 중력은 너무 강해서 빛조차 빠져나갈 수 없다.
• 블랙홀은 특정 큰 별의 폭발적인 소멸로 인해 나타날 것입니다.
• 그러나 일부는 정말로 거대하고 우리 태양 질량의 수십억 배입니다.
• 은하 중심에서 발견되는 이 괴물들이 어떻게 형성되었는지는 알려져 있지 않습니다.
• 그러나 그들이 은하계에 에너지를 공급하고 은하계의 진화에 영향을 미칠 것이 분명합니다.

사진은 테크니컬 투어 드 포스입니다. 그건 그래야만 해.

지구에서 26,000광년 거리에 있는 궁수자리 A*, 줄여서 Sgr A*는 하늘에 있는 작은 가시입니다. 그러한 목표를 식별하려면 놀라운 해상도가 필요합니다.

EHT의 트릭은 VLBI(Very Long Baseline Array Interferometry)라는 기술입니다.

기본적으로 이것은 우리 행성 크기의 망원경을 모방하기 위해 8개의 넓은 간격으로 배치된 무선 안테나 네트워크를 결합합니다.

블랙홀의 질량은 강착 원반 또는  방출 고리  의 크기를 결정합니다 . 구멍은  중앙 밝기 우울증  에 있습니다. 그것의 "표면"은  사건의 지평선  이라고 불리며, 내부의 광선조차도 시공간의 곡률에 의해 스스로 구부러지는 경계입니다. 강착 디스크의 더 밝은 영역은 빛이 우리 쪽으로 이동할 때 에너지를 얻는 곳이며  도플러 부스트 라고 합니다.

이 배열을 통해 EHT는 마이크로아크초 단위로 측정되는 하늘의 각도를 절단할 수 있습니다. EHT 팀원들은 달 표면에서 베이글을 볼 수 있는 것과 같은 선명한 시야에 대해 이야기합니다.

그럼에도 불구하고 수 페타바이트(1PB는 100만 기가바이트)의 수집 데이터에서 이미지를 구성하려면 원자 시계, 스마트 알고리즘 및 수많은 슈퍼컴퓨팅 시간이 필요합니다.

블랙홀이 구부러지는 방식, 즉 렌즈의 빛은 "그림자" 외에는 아무것도 볼 수 없다는 것을 의미하지만, 이 어둠 주위를 비명을 지르며 강착 원반으로 알려진 원으로 퍼지는 물질의 광채는 물체가 어디에 있는지 보여줍니다. 이다.

새로운 이미지를 M87의 이전 이미지와 비교하면 무엇이 다른지 궁금할 것입니다. 그러나 중요한 차이점이 있습니다.

영국 런던 유니버시티 칼리지(University College London)의 지리 윤시(Ziri Yunsi) 박사는 "궁수자리 A*는 훨씬 더 작은 블랙홀이기 때문에 - 약 1000배 더 작기 때문에 - 고리 구조가 천 배 더 빠른 시간 척도에 따라 변한다"고 설명했다. "매우 역동적입니다. 링에서 볼 수 있는 '핫스팟'은 날마다 움직입니다."

시뮬레이션은 블랙홀이 가까이에서 어떻게 생겼는지 보여줍니다(전파 조명에서)

이것은 팀이 생성한 시뮬레이션에서 매우 분명합니다. 만약 여러분이 어떻게든 여러분 자신을 우리 은하의 중심으로 데려가 무선 주파수에 민감한 눈으로 그 장면을 볼 수 있다면 무엇을 보게 될 것인지에 대한 것입니다.

링에 있는 과열된 여기 가스 또는 플라즈마는 상당한 광속(300,000km/s 또는 초당 약 190,000마일)으로 블랙홀 주위를 이동하고 있습니다. 더 밝은 영역은 물질이 우리 쪽으로 이동하고 빛 방출이 활성화되거나 결과적으로 "도플러 증폭"되는 장소일 가능성이 높습니다.

Sgr A* 부근의 이러한 급격한 변화는 M87보다 이미지를 생성하는 데 훨씬 더 오랜 시간이 걸리는 이유 중 일부입니다. 데이터 해석은 더 어려운 과제였습니다.

두 블랙홀에 대한 망원경 관측은 실제로 2017년 초 같은 기간 동안 획득되었지만 M87은 5500만 광년의 더 큰 크기와 거리에서 상대적으로 정지된 것처럼 보입니다.

과학자들은 이미 우리가 현재 블랙홀을 설명하는 데 사용하는 물리학을 테스트하기 위해 새 이미지에 측정값을 배포하기 시작했습니다. 지금까지 그들이 보는 것은 아인슈타인이 중력, 일반 상대성 이론에서 제시한 방정식과 완전히 일치합니다.

우리는 수십 년 동안 초거대질량 블랙홀이 은하의 중심에 살고 있다고 의심해왔습니다. 24,000km/s의 속도로 우주를 통과하는 주변 별을 가속시키는 중력을 생성할 수 있는 또 다른 것은 무엇입니까?

그러나 흥미롭게도 노벨상 위원회 가 2020년 A*에 대한 연구로 천문학자 라인하르트 겐젤과 안드레아 게즈에게 물리학상을 수여했을 때 그 표창은 "초거대질량 소형 천체"에 대해서만 언급 되었습니다. 뭔가 다른 이국적인 현상이 설명으로 밝혀질 경우를 대비해 꿈틀거리는 방이었다.

그러나 지금은 의심할 여지가 없습니다.

Sgr A* 근처를 공전하는 별들은 입이 떡 벌어지는 속도로 움직입니다.

올 8월에 새로운 초우주 망원경인 James Webb가 A* 병장을 주목하게 될 것 입니다. 100억 달러 규모의 이 천문대는 블랙홀과 강착 고리를 직접 이미지화할 수 있는 해상도는 없지만 매우 민감한 적외선 기기로 블랙홀 주변 환경을 연구하는 데 새로운 기능을 제공할 것입니다.

천문학자들은 블랙홀 주위를 휘젓는 수백 개의 별들의 행동과 물리학을 전례 없이 자세하게 연구할 것입니다. 그들은 이 지역에 별 크기의 블랙홀이 있는지, 보이지 않거나 암흑 물질이 집중적으로 뭉쳐져 있다는 증거를 찾기까지 합니다.

University of the University의 조교수인 Dr Jessica Lu는 "우주를 더 선명한 이미지로 촬영할 수 있는 새로운 시설을 얻을 때마다 우리는 은하 중심에서 훈련하기 위해 최선을 다하고 있으며 필연적으로 환상적인 것을 배웁니다."라고 말했습니다. Webb 캠페인을 주도할 캘리포니아, 버클리, 미국.

삽화: James Webb 망원경은 Sgr A* 주변의 환경을 연구합니다.

EHT 협력의 결과는 The Astrophysical Journal Letters 의 특별호에 게재되고 있습니다.