로마 우주 관측소는 우주의 새벽에 별을 먹는 블랙홀을 찾을 것입니다
과학자들은 은하 중심에 위치한 블랙홀이 어떻게 생성되고 발달하는지 밝히기 위해 노력하고 있습니다. 이 지식을 발전시키기 위해서는 우주 초기에 존재했던 우주 거인의 발견이 필수적입니다. 최근 연구에 따르면 NASA의 낸시 그레이스 로마 우주 망원경은 이러한 고대 물체의 위치를 찾아 최대 110억년 전의 모습을 관찰할 수 있는 능력을 갖게 될 것입니다.
2026년 8월 30일에 발사될 예정인 로마 망원경은 흡수되기 전에 블랙홀 주위를 도는 물질에서 방출되는 빛에 초점을 맞출 것입니다. 그러나 질량이 작은 초대질량 블랙홀은 광도가 낮기 때문에 관측하기가 더 어렵습니다. 때때로 그들은 별 전체를 분해하고 소모하여 호스트 은하계보다 더 빛날 정도로 강렬한 빛을 생성하는데, 이는 조수 붕괴(TDE)로 알려진 사건입니다.
“The Asphysical Journal”에 발표된 연구의 주요 저자인 Mitchell Karmen은 로마 망원경이 일시적인 현상의 과학에 이정표가 될 것이라고 강조합니다. 관측소의 높은 감도 덕분에 훨씬 더 먼 거리와 우주 역사의 초기 단계에서 여러 차례의 조수 붕괴 현상을 발견할 수 있습니다.
로마 망원경이 조수 붕괴 현상을 감지하는 방법
Roman의 “고위도 시간 영역 조사”는 정기적으로 관측을 수행하여 보름달 90개에 해당하는 하늘 영역을 다룰 것입니다. 동일한 천체 지역을 재방문함으로써 천문학자들은 TDE와 같은 수많은 일시적 현상을 식별할 수 있을 것입니다. 이러한 현상은 태양 질량의 100,000~1억배에 달하는 저질량 블랙홀의 특징이며, 별을 삼키기 전에 찢어집니다.
Karmen의 팀은 로마 망원경이 초기 우주를 조사함에 따라 TDE의 빈도가 증가할 것이라고 예측합니다. 최고점은 별 형성이 가장 활발했던 시기인 약 110억~120억년 전으로 추정된다. 망원경은 근적외선 파장에서 관측을 수행하며, 이는 우주의 지속적인 팽창으로 인해 방사선이 늘어나는 매우 먼 TDE에서 빛을 포착하는 데 이상적입니다.
Vera C. Rubin 천문대는 가시광선 범위에서 매년 수천 개의 TDE를 탐지하지만 Roman은 최대 100개까지 발견할 것으로 예상되지만 훨씬 더 먼 거리에서 이를 관찰할 수 있다는 장점이 있습니다. 이 능력은 블랙홀의 기원과 성장에 관한 다양한 가설을 구별하는 데 중요합니다.
초대질량 블랙홀의 기원 이해
초대질량 블랙홀의 형성에 대해서는 두 가지 주요 이론이 있습니다. 첫 번째는 “가벼운 씨앗”이라고 불리는 것으로, 거대한 별의 멸종으로 인해 발생하고 시간이 지남에 따라 크기가 증가한다고 제안합니다. 이 관점에 따르면, 각각의 젊은 은하계는 이미 그 중심에 블랙홀을 가지고 있을 것입니다.
“무거운 씨앗”으로 알려진 두 번째 이론은 거대한 가스 구름의 직접적인 붕괴를 통해 훨씬 더 큰 초기 질량을 지닌 블랙홀이 탄생할 수 있음을 시사합니다. 이 과정은 덜 일반적일 것이며, 이는 더 원시적인 은하에서 초대질량 블랙홀의 발생률이 낮은 것을 설명할 수 있습니다.
Mitchell Karmen은 “조수 붕괴 사건은 저질량 초대질량 블랙홀의 개체군을 조사하는 도구를 제공하며, 이는 이러한 모델을 구별하는 데 도움이 될 수 있습니다”라고 말했습니다.
이번 연구의 공동저자인 수비 게자리(Suvi Gezari)는 “웹이 먼 은하에 대한 우리의 이해를 변화시켰던 것처럼, 로만은 높은 적색편이를 동반한 일시적인 현상에 대한 우리의 이해에 혁명을 일으키려고 합니다.”라고 덧붙였습니다.
