블랙홀의 회전 영향: 초광도 강착원반에서의 세차운동에 대한 첫 번째 증거

쓰쿠바 대학의 연구자들은 일반 상대성 이론에 근거하여 회전하는 블랙홀에 대한 혁신적인 시뮬레이션을 수행했으며, 이를 통해 초광도 강착 디스크(즉, 블랙홀을 둘러싼 가스 나선)가 블랙홀의 스핀에 의해 구동되는 세차 운동을 보인다는 것을 명확히 했습니다. 이 발견은 이 스핀이 이러한 초광도 강착 디스크 내에서 관찰되는 광도의 주기적 변동의 주요 원동력이 될 수 있는 잠재력을 강조합니다.

블랙홀(BH)의 강력한 중력으로 인해 가스가 블랙홀 주위를 소용돌이치며 강착원반을 형성합니다.

이러한 강착원반은 우주에서 가장 효율적인 에너지 변환 메커니즘 중 하나로, 빛과 플라스마 제트를 방출합니다.

BH가 축을 중심으로 회전할 때, 강착원반은 회전하는 팽이처럼 흔들립니다.

이러한 세차운동은 덜 밝은 강착원반에서 연구되었지만, 강한 방사선을 방출하는 초광도 강착원반에서도 동일한 현상이 발생하는지는 불분명합니다.

쓰쿠바 대학의 연구자들은 일반 상대성 이론을 기반으로 한 대규모 복사 전자기 유체 역학 시뮬레이션을 수행하여 기울어진 초광도 강착 원반의 세차 운동이 BH의 스핀으로 인해 발생한다는 것을 처음으로 입증했습니다. 또한 이 세차 운동은 BH에서 방출되는 제트와 복사의 방향을 주기적으로 변경하는데, 이는 초광도 강착 원반의 광도의 주기적 변동이 BH의 스핀으로 인해 발생할 수 있음을 나타냅니다. 이러한 주기적 변동의 원인은 이전에 알려지지 않았습니다.

앞으로 연구진은 장기 시뮬레이션과 관측 데이터 간의 비교 분석을 통해 BH가 회전하는지 여부를 검증할 계획입니다.

이 선구적인 업적은 BH의 스핀이 우주 현상에 어떤 영향을 미치는지에 대한 우리의 이해를 심화시키고, BH의 시공간 틀과 일반 상대성 이론의 입증에 상당한 기여를 할 것으로 기대됩니다.

이 연구는 JSPS KAKENHI Grant Numbers 23K03445(YA), 21H01132(RT), 21H04488, 18K03710(KO)의 지원을 받았습니다. 이 연구는 또한 MEXT의 "슈퍼컴퓨터 후가쿠 연구 촉진 프로그램"(시뮬레이션과 AI의 융합으로 밝혀진 우주의 구조와 진화; Grant Number JPMXP1020230406)으로 지원을 받았으며, 슈퍼컴퓨터 후가쿠(RIKEN Center for Computational Science, Project ID: hp230204, hp230116), ATERUI II(National Astronomical Observatory of Japan), Oakforest-PACS(University of Tokyo, University of Tsukuba), Wisteria/BDEC-01 Odyssey(University of Tokyo)의 계산 리소스를 사용했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241007115449.htm