중간질량 블랙홀

Intermediate-mass black hole
구상성단 Mayall II(M31 G1)는 그 중심에[1] 중간질량 블랙홀을 호스트할 수 있는 후보입니다.

중간질량 블랙홀(IMBH)은 질량이 10~105 태양질량 범위인2 블랙홀의 한 종류로, 항성 블랙홀보다는 상당히 많지만 태양질량 초질량 [2][3]블랙홀은5 109~10개입니다.간접 가스 구름 속도와 다양한 증거 강도의 부착 원반 스펙트럼 관측에 기초하여, 우리 은하와 근처의 다른 은하에서 여러 개의 IMBH 후보 물체가 발견되었습니다.

2019년 5월 21일 검출된 중력파 신호 GW190521은 85와 65 태양 질량의 두 블랙홀이 합쳐져 142 태양 질량의 블랙홀이 된 결과이다.

관측 증거

중력파 신호 GW190521은 2019년 5월 21일 [4]03:02:29 UTC에 발생하여 [5][6][7]2020년 9월 2일 발행되었으며, 무게 85와 65 태양 질량의 두 블랙홀이 합쳐져 142 태양 질량의 블랙홀과 9 태양 질량이 중력파로 방출되었다.[8][5][6][7]

그 이전에 IMBH에 대한 가장 강력한 증거는 몇 개의 저광도 활성 은하핵에서 [9]나온 것입니다.이러한 활동 때문에 이러한 은하는 거의 확실하게 블랙홀을 포함하고 있으며, 어떤 경우에는 반향 매핑 기술을 사용하여 블랙홀 질량을 추정할 수 있습니다.예를 들어, 약 4Mpc 거리에 있는 나선은하 NGC 4395는 태양 [10][relevant?]질량이 약 3.6×10인5 블랙홀을 포함하고 있는 것으로 보입니다.

중간질량 블랙홀의 최신 샘플에는 슬론 디지털 스카이 [12]서베이가 수집한 은하의 광학 스펙트럼 100만 개를 정밀 분석하여 선정한 305개의[11] 후보가 포함되어 있습니다.이들 후보[11] 중 10개에서 X선 방출이 검출되어 IMBH로 분류되었습니다.

인근 은하의 일부 초광속 X선 소스(ULX)는 태양 [13]질량이 100에서 1000 사이인 IMBH로 추정됩니다.ULX는 별 형성 영역(예: 항성 폭발 은하 M82[14])에서 관측되며, 이러한 영역에서도 관측되는 젊은 성단과 관련이 있는 것으로 보입니다.그러나 동반성의 광학 스펙트럼 분석에 의한 동적 질량 측정만이 ULX의 콤팩트 어크레터로서의 IMBH의 존재를 밝혀낼 수 있다.

몇몇 구상성단은 중심 근처의 별들의 속도를 측정한 결과 IMBH를 포함하고 있다고 주장되어 왔으며, 이 그림은 후보물체 하나를 보여주고 있다.하지만 어떤 주장도 [9]정밀 조사를 견뎌내지 못했다.예를 들면, 그림중의 오브젝트인 M31 G1의 데이터는, 거대한 중심 [15]오브젝트 없이 균등하게 적합할 수 있다.

IMBH의 존재에 대한 추가 증거는 IMBH와 콤팩트 잔류물 또는 다른 IMBH를 포함한 [16][17]2진수로부터 방출되는 중력 방사선의 관측으로부터 얻을 수 있다.

마지막으로, M-시그마 관계는 낮은 광도 [citation needed]은하에서 질량이 10에서46 10인 블랙홀의 존재를 예측합니다.M-시그마 관계 예측에서 가장 작은 블랙홀은 태양 질량이 약 50,000개에 불과한 RGG 118 은하의 핵이다.[18]

발견 가능성

RX J1140.1+0307은 나선은하로, 중질량 [19]블랙홀을 중심으로 하고 있습니다.

2004년 11월 천문학자 팀은 궁수자리 A*[20]에서 3광년 떨어진 궤도를 도는 우리 은하 최초의 중간질량 블랙홀인 GCIRS 13E를 발견했다고 보고했습니다.1,300 태양 질량의 이 중간 블랙홀은 7개의 별들로 이루어진 성단 안에 있으며, 아마도 은하중심에 의해 제거된 거대한 성단의 잔해일 것입니다.이러한 관찰은 초거대 블랙홀이 근처의 작은 블랙홀과 별들을 흡수함으로써 성장한다는 생각을 뒷받침할 수 있을 것이다.그러나 2005년 독일의 한 연구단체는 IMBH가 [21]존재하는 것으로 알려진 성단에 대한 역동적인 연구를 바탕으로 은하 중심 근처에 IMBH가 존재하는지 의심스럽다고 주장했다.은하 중심 근처의 IMBH는 초질량 블랙홀 [22]주위를 도는 별에 대한 섭동을 통해 탐지될 수도 있습니다.

2006년 1월, 아이오와 대학의 Philip Kaaret가 이끄는 팀은 NASA의 Rossi X-ray Timing Explorer를 사용하여 중간 질량의 블랙홀 후보로부터 준질량 진동을 발견했다고 발표했습니다.후보 M82 X-1은 대기를 블랙홀로 [23]방출하는 적색 거성에 의해 공전하고 있습니다.주장된 주기성은 단지 약 4주기를 기반으로 하기 때문에, 이것이 무작위 변동일 수 있다는 것을 의미하기 때문에, 진동의 존재나 시스템의 공전 주기로서의 해석은 과학계에서 완전히 받아들여지지 않는다.만약 주기가 실제라면, 그것은 제안된 바와 같이 궤도 주기일 수도 있고, 다른 [citation needed]많은 시스템에서 볼 수 있듯이 강착 원반의 초궤도 주기일 수도 있다.

2009년, 션 파렐이 이끄는 천문학자들은 ESO 243-49 은하에서 더 작은 별단이 있는 중간 [24]질량의 블랙홀인 HLX-1을 발견했다.이 증거는 ESO 243-49가 HLX-1의 은하와 은하 충돌하여 작은 은하의 물질 대부분을 흡수했다는 것을 시사한다.

호주의 CSIRO 전파망원경 연구팀은 2012년 7월 9일 최초의 중간질량 블랙홀을 [25]발견했다고 발표했다.

2015년 일본 게이오 대학 연구팀은 속도 분산이 [26]매우 넓은 가스 구름(CO-0.40-0.22)을 발견했다.그들은 시뮬레이션을 수행했고 약 10만 태양 질량의 블랙홀을 가진 모델이 속도 [27]분포에 가장 적합하다는 결론을 내렸다.그러나 이후 연구는 고속 분산 구름과 중간 질량 블랙홀의 연관성에 대한 몇 가지 어려움을 지적하고 이러한 구름이 초신성에 [28]의해 생성될 수 있다고 제안했다.가스 구름과 인근 IMBH 후보들에 대한 추가적인 이론적 연구는 결정적이지 않았지만 가능성을 [29]다시 열어놓았다.

2017년에는 구상성단 47 Tucanae에 태양질량 수천 개의 블랙홀이 존재할 가능성이 있다는 발표가 있었다.이는 [30]성단 내 맥동의 가속과 분포에 기초했지만, 이후 이들 맥동에 대한 보다 완벽한 최신 데이터 세트를 분석한 결과 이에 [31]대한 확실한 증거는 발견되지 않았다.

2018년 게이오 대학 연구팀은 은하 중심 부근에서 보이지 않는 물체(HCN-0.009-0.044)를 돌고 있는 여러 개의 분자 가스 흐름을 발견했는데, 이는 3만2천 태양 질량의 블랙홀이며, 만약 그렇다면 [32]이 지역에서 세 번째로 발견된 IMBH일 것이라고 추측했다.

2019년 관측 결과 질량은 태양의 [33]66배, 질량은 85배인 중간질량 블랙홀 두 개가 합쳐지면서 발생하는 중력파 이벤트(GW190521)의 증거가 발견됐다.2020년 9월, 병합된 블랙홀의 무게는 142 태양질량이며, 9 태양질량은 중력파로 [8][5][6][7]방출된다.

2020년,[34][35] 천문학자들은 지구에서 약 7억 4천만 광년 떨어진 물병자리 방향으로 3XMM J215022.4-055108이라는 중간 질량의 블랙홀이 발견되었다고 보고했다.

2021년 안드로메다 은하의 구상성단 B023-G78에서 10만 태양질량의 중간질량 블랙홀이 발견되어 Arxiv에 프리프린트로 [36]게시되었습니다.

기원.

중간 질량의 블랙홀은 하나의 별의 붕괴에 의해 형성되기에는 너무 무겁고, 이것이 어떻게 항성 블랙홀이 형성되는 것으로 생각됩니다.이들의 환경은 초질량 블랙홀의 형성을 초래하는 것으로 보이는 극단적인 조건, 즉 은하 중심에서 관측되는 높은 밀도와 속도가 결여되어 있습니다.IMBH에는 세 가지 가정된 형성 시나리오가 있습니다.첫 번째는 항성질량 블랙홀과 다른 콤팩트한 물체가 강착에 의해 합쳐지는 것입니다.두 번째는 밀도가 높은 항성 성단에서 질량이 큰 별들의 충돌과 충돌 생성물이 IMBH로 붕괴하는 것입니다.세 번째는 그것들이 [37][38][39]빅뱅에서 형성된 원시 블랙홀이라는 것입니다.

과학자들은 또한 단일 별의 붕괴를 수반하는 메커니즘을 통해 중간질량 블랙홀이 생성될 가능성을 고려해왔다. 예를 들어, 헬륨핵질량이 133보다 작은 별의 블랙홀로 직접 붕괴될 가능성도 고려했다.M☉ (별을 완전히 교란시키는 쌍 불안정 초신성을 피하기 위해) 260 이상의 초기 총 항성 질량이 필요하다.M그러나 이렇게 질량이 큰 초신성 잔해를 관측할 가능성은 거의 없을 것이다☉.최근의 이론은 중간 질량 블랙홀을 형성할 수 있는 이러한 거대한 별들이 여러 별의 [40]충돌을 통해 젊은 성단에서 형성될 수 있다는 것을 암시합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크