과학자들은 처음으로 블랙홀과 중성자별의 충돌을 감지했습니다. [신박과학]

 

2020년에 과학자들은 아주 강력한 중력파를 감지했습니다.

 

심지어 이 중력파는 한번이 아닌, 10일을 간격으로 두 차례에 걸쳐 감지가 되었는데요.

 

이전에도 중력파는 여러차례 감지된 적이 있었지만, 이렇게 연속적인 중력파는 이번이 처음이었습니다.

 

지금까지 발견된 중력파는 모두 두 블랙홀의 충돌이나 두 중성자 별간의 충돌로 인해 발생되었는데요.

 

하지만 이 중력파는 두 블랙홀이나 중성자 별의 충돌로 발생된 것이 아니었습니다.

 

 

 

과학자들은 2020년 1월에 두 개의 강력한 중력파를 감지했습니다.

 

첫 중력파는 1월 5일에 감지되었고 그리고 열흘 뒤인 1월 15일에 두 번째 중력파가 감지되었죠.

(GW200105, GW200115)

 

 

중력파가 이렇게 연속적으로 감지된 것도 아주 놀라운 일이지만, 정작 과학자들이 놀랐던 이유는 다른데 있었습니다.

 

이 두 중력파는 우주에서 가장 극단적인 천체인 블랙홀과 중성자 별의 충돌로 발생되었는데요.

 

이는 블랙홀과 중성자 별로 이루어진 쌍성(NSBH Binary)계가 실제로 존재한다는 것을 말해주고 있었습니다.

 

사실 과학자들은 오래전부터 블랙홀과 중성자 별로 이루어진 쌍성계를 찾기 위해 많은 노력을 기울여 오고 있었는데요.

 

하지만 블랙홀과 중성자 별로 이루어진 쌍성계의 흔적은 지금까지 찾을 수가 없었습니다.

 

또한 두 중력파는 동일한 블랙홀과 중성자 별에 의해서 연속적으로 발생된 것이 아니라, 전혀 다른 시기에 전혀 다른 블랙홀과 중성자 별에 의해서 발생되었습니다.

 

우리에게 두 중력파는 10일 차이로 감지가 되었지만, 실제로 두 충돌은 무려 1억 년의 시간 차이를 가지고 있었죠.

 

2020년 1월 5일에 감지된 중력파는 약 9억 년 전에, 그리고 2020년 1월 15일에 감지된 중력파는 약 10억 년 전에 발생된 것으로 과학자들은 계산했습니다.

 

 

또한 첫 번째 중력파를 일으켰던 블랙홀과 중성자 별의 질량은 각각 태양 질량의 8.9배와 1.9배로 계산되었는데요.

(± 1.3배, 0.3배)

 

이러한 질량 수치는 전형적인 블랙홀과 중성자 별에 해당되는 질량이라고 할 수 있었습니다.

 

그리고 두 번째 중력파의 경우도 마찬가지였습니다. 두 천체의 질량은 태양의 5.1배(±2)와 1.5(±0.5)배에 달했죠.

 

이 질량 수치 역시 두 천체가 의심의 여지 없이 블랙홀과 중성자 별이라는 것을 가리키고 있었습니다.

 

이 두 그룹의 천체들은 먼 옛날에는 서로의 궤도를 돌고 있었던 아주 거대한 별로 이루어진 쌍성이었을 겁니다.

 

대략 태양 질량의 20배 안팎에 달했던 주성은 적색 초거성을 거쳐 결국 블랙홀로 붕괴하게 되었고, 그 주변에 있던 동반성 역시도 시간이 흘러 중성자 별로 붕괴되었을 겁니다.

 

그리고 이 두 천체들은 서서히 가까워지면서 결국 충돌하게 되었고, 아주 강렬한 중력파를 우주로 뿜어냈습니다.

 

어쩌면 같은 시기의 우주에 공존하고 있었을 지도 모르는 두 그룹의 쌍성은, 약 1억 년의 시간 차이를 두고 이러한 과정을 겪게 되었습니다.

 

 

그런데 특이한 점은 블랙홀과 중성자 별의 충돌에서 발생될 수 있는 빛이 전혀 감지가 되지 않았다는 겁니다.

 

일반적으로 블랙홀끼리의 충돌에서는 빛이 발생되지는 않지만, 중성자 별간의 충돌에서는 빛이 발생할 수 있는데요.

 

이에 대해서 과학자들은 두 가지의 가능성을 제안했습니다.

 

하나는 블랙홀과 중성자 별의 충돌이 10억 광년이라는 매우 먼거리에서 일어났기 때문일 수 있고, 또 하나는 블랙홀이 중성자 별을 완전히 삼켜버렸기 때문일 수도 있다는 겁니다.

 

앞에서 블랙홀과 중성자 별의 충돌이라고 표현을 했지만, 사실 중성자 별이 블랙홀에 흡수 되었다고 표현하는게 어쩌면 더 정확할지도 모르겠습니다.

 

 

과학자들은 블랙홀과 중성자 별로 이루어진 쌍성계가 더 많이 존재할 것으로 생각하고 있는데요.

 

앞으로 이러한 중력파를 더 많이 감지할 수 있게 된다면, 우리는 우주에서 가장 극단적인 천체로 이루어진 시스템에 대해서 더 많은 것을 이해할 수 있게 될 겁니다.

 

이제 시작입니다. 과학자들은 이들이 만들어내는 주파수를 추적하기 시작했습니다.

 

 

 

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