새로운 관점에서 블랙홀의 제트를 보다
미시간 대학이 주도한 연구에서는 NASA의 찬드라 엑스선 관측소의 20년 이상 분의 데이터를 분석하여 블랙홀 주변에 새로운 난제가 있는 과학적 증거가 있음을 보여주었습니다.
특히 이 연구는 센타우루스 A 은하의 중심에 있는 초거대 블랙홀이 우주를 가로질러 뿜어내는 고에너지 입자 제트를 살펴봅니다.
제트는 전파를 감지하는 망원경과 엑스선을 수집하는 망원경을 포함한 다양한 유형의 망원경에서 볼 수 있습니다. 찬드라가 1999년에 발사된 이래로 많은 천문학자들은 제트에서 나오는 예상치 못하게 밝은 엑스선 신호에 특히 관심을 가졌습니다.
그럼에도 불구하고, 엑스선 관측은 본질적으로 더 확립된 전파 관측과 동일한 특징을 포착하는 것으로 나타났는데, 이는 가장 흥미로운 결과는 아닙니다.
제트기는 거대한 우주 구조입니다. 일부는 호스트 은하보다 큽니다. 여전히 많은 미스터리를 품고 있습니다. 제트기가 다른 기기에 동일하게 보인다면, 이러한 천체물리학적 퍼즐을 풀기 위해 일하는 사람들에게는 아무런 도움이 되지 않습니다.
"제트기에서 무슨 일이 일어나고 있는지 이해하는 열쇠는 서로 다른 파장 대역이 환경의 다른 부분을 어떻게 추적하는지 이해하는 것일 수 있습니다." UM의 박사후 연구원인 수석 저자 데이비드 보겐스버거가 말했습니다. "이제 우리는 그 가능성을 얻었습니다."
새로운 연구는 전파와 엑스선 관측 사이의 미묘하고 의미 있는 차이점을 발견하기 위해 데이터를 더욱 깊이 파고드는 소규모이지만 증가하는 연구 분야의 최신 항목입니다.
"X선의 제트는 전파의 제트와 다릅니다." 보겐스버거가 말했다. "X선 데이터는 다른 파장에서는 볼 수 없는 독특한 그림을 추적합니다."
보겐스버거와 국제 동료 팀은 그들의 연구 결과를 천체물리학 저널에 발표했습니다.
이 연구에서 연구팀은 2000년부터 2022년까지 찬드라가 센타우루스 A를 관찰한 내용을 살펴보았습니다. 또는 더 정확히 말해서, 보겐스버거는 이를 수행하기 위한 컴퓨터 알고리즘을 개발했습니다. 이 알고리즘은 제트기에서 밝고 울퉁불퉁한 특징을 추적했는데, 이를 매듭이라고 합니다. 관찰 기간 동안 움직이는 매듭을 따라가면서 팀은 그 속도를 측정할 수 있었습니다.
한 매듭의 속도는 특히 주목할 만했습니다. 사실, 지구 근처의 찬드라의 관점에서 볼 때 빛의 속도보다 더 빨리 움직이는 것처럼 보였습니다. 매듭과 찬드라 사이의 거리는 빛이 이동할 수 있는 속도만큼 빠르게 줄어듭니다.
연구팀은 매듭의 실제 속도가 광속의 최소 94%라고 결정했습니다. 비슷한 위치에 있는 매듭은 이전에 무선 관측을 사용하여 속도를 측정했습니다. 그 결과 매듭의 속도는 상당히 느려서 광속의 약 80%였습니다.
"이것은 라디오와 엑스선 제트 매듭이 다르게 움직인다는 것을 의미합니다."라고 보겐스버거는 말했습니다.
그리고 데이터에서 눈에 띄는 것은 그것뿐만이 아니었습니다.
예를 들어, 매듭에 대한 무선 관측은 블랙홀에 가장 가까운 구조물이 가장 빨리 움직인다는 것을 시사했습니다. 그러나 새로운 연구에서 보겐스버거와 그의 동료들은 가장 빠른 매듭이 일종의 중간 영역에서 발견되었습니다. 블랙홀에서 가장 먼 곳은 아니지만 가장 가까운 곳도 아닙니다.
"X선 대역에서 제트가 어떻게 작동하는지에 대해 우리가 아직 모르는 것이 많습니다. 이는 추가 연구의 필요성을 강조합니다." 보겐스버거가 말했습니다. "우리는 제트를 연구하는 새로운 접근 방식을 보여주었고, 흥미로운 연구가 많이 필요하다고 생각합니다."
보겐스버거는 팀의 접근 방식을 사용하여 다른 제트를 조사할 것입니다. 센타우루스 A의 제트는 약 1,200만 광년 떨어져 있어 우리가 아는 제트 중 가장 가까운 제트이기 때문에 특별합니다.
이러한 상대적 근접성으로 인해 팀의 방법론을 테스트하고 검증하기 위한 좋은 첫 번째 옵션이 되었습니다. 매듭과 같은 특징은 더 멀리 떨어진 제트기에서 해결하기가 더 어려워집니다.
"하지만 이 분석을 할 수 있는 다른 은하계도 있습니다." 보겐스버거가 말했다. "그리고 그게 제가 다음에 할 계획입니다."
출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241028131413.htm
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