블랙홀 21, 은하 중심부의 블랙 홀 질량 측정 방법

적외선 관측

이러한 적외선 관측은 캘리포니아의 안드레아 게즈가 이끄는 그룹과 독일의 레인하르트 겐젤 그룹이 주도한 그룹이 주도했다. 두 팀의 작업은 독립적으로 은하 중심부의 질량을 매우 선명하게 측정하는 것을 제공한다. 그림 14는 안드레아 게즈와 그녀의 팀의 자료를 보여 준다. 지난 몇년 동안 그들은 은하 중심부에 반복적으로 관측을 했고 그들이 마지막으로 관측한 이후로 별들이 어떻게 움직이는지 지켜보았다. 이러한 별들의 스펙트럼 타입이 알려져 있기 때문에 그들의 질량은 알려져 있다. 매년, 이러한 별들의 궤도 경로가 분명해 짐에 따라, 일반적인 공식인 케플러의 법칙으로 알려진, 태양 주위의 행성들의 움직임을 지배하는 동일한 법칙들이 고스와 이 독립적인 해결책들은 이 어두운 지역의 질량을 꽤 잘 결정한다. 그것은 현재 시속 6광년 이하의 지역 내에서 태양의 질량의 400만배를 조금 넘는 것으로 알려져 있다. 이 물체는 어둡지만 엄청나게 거대하기 때문에, 유일한 결론은 우리 은하 중심에 거대한 블랙 홀이 있다는 것입니다.

중심에 블랙 홀

우리 은하인 은하수가 그것의 중심에 블랙 홀을 가지고 있다는 것을 믿을 이유가 없다. 반대로, 모든 은하가 중심에 최소한 더 큰 블랙 홀을 가지고 있을지도 모른다는 것은 강하게 의심된다. 그 이유는 당시 더럼 대학의 존 마고리안과 동료들이 은하 중심에 있는 블랙 홀의 질량과 은하 자체의 질량 사이에 겉으로 보기에 근본적인 관계 때문이다. 물론 블랙 홀의 질량과 은하의 질량을 측정하는 일은 까다롭다. 우리 은하 중심에서 너무나 아름답게 작동하는 이 기술은 단순히 너무 멀기 때문에 외부 은하에는 적용될 수 없습니다. 타원형 은하의 심장에 있는 중심 블랙 홀의 질량은 태양 질량의 백만배를 초과하며 실제로 태양 질량의 10억배 이상으로 늘어난다. 이러한 이유로, 그것들은 종종 초감각 블랙 홀이라고 불린다.

블랙 홀의 질량과 은하의 질량을 측정하는 데 어려움이 있음에도 불구하고, 중앙 블랙 홀의 질량이 그것의 호스트 은하의 질량과 비례하는 다양한 범위의 은하가 발견되었다. 이것은 중심 블랙 홀과 은하 자체가 우주 시간 동안 성장하고 함께 진화했다는 것을 암시하는 것으로 여겨진다.

은하 원반 전체에 있는 많은 블랙 홀

은하 중심부에 있는 단 하나의 중심의 초거대 블랙 홀 외에도, 각 은하의 전체적으로 분산된 수백만개의 블랙 홀이 있으며, 이것들은 은하계와는 매우 다른 방식으로 형성되었다고 여겨진다. 이 별들의 질량 블랙 홀은 전에는 밝게 빛나던 거대한 별들로 내부의 융합이 매우 뜨겁고 가압된 상태를 유지하고 결정적으로 중력의 붕괴에 저항할 수 있었다. 그들의 핵 연료가 모두 소모되면, 더 이상 별을 지탱하기 위한 어떠한 방사선 압력도 없고, 내적 중력의 균형도 없다. 우리의 태양과 비슷한 질량을 가진 별에서, 중력에 의한 붕괴는 궁극적으로 백색 왜성으로 알려진 작은 물체로 귀결됩니다. 콤팩트라는 단어는 천체 물리학에서 특별한 의미를 가지고 있고 물질이 일반적인 물질과 완전히 구별되는 방식으로 밀집되어 있다는 것을 암시한다. 일반적인 물질의 기준으로 볼 때, 그 물질이 극도로 압축되었기 때문에 백색 왜성들은 작습니다. 이 물질은 이온화되어 있으며, 이는 모든 전자가 부모 핵에서 분리되어 있지만 차갑다는 것을 의미합니다(보통 물질은 고온에서만 이온화됨). 지속적인 내부 중력의 끌어당김을 견딜 수 없는 압력은 너무 한정된 지역으로 압축되기를 거부하는 전자로부터 발생한다. 붕괴된 별이 연료를 모두 소모했을 때 더 거대해 졌다면 중력장은 더 커졌을 것이고 전자와 그에 대응하는 양성자들은 서로 결합해 중성자를 형성했을 것입니다. 이들은 흰색의 버드(중성자 별)보다 훨씬 더 작은 물체를 형성할 수 있습니다.

하지만, 만약 블랙 홀에 관심이 있다면, 하얀 난쟁이나 중성자 별을 만들어 내는 것보다 훨씬 더 거대한 별들로 눈을 돌려야 합니다. 이 질량 이상의 별은 연료가 지속되고 핵 융합이 지속되는 동안 매우 밝게 빛날 것이다. 연료가 다 소모되면 별을 위한 게임이 끝나고 불이 꺼진다. 그 별은 이제 중력이 강한 중성자 탈생력 압력까지도 압도할 수 있을 만큼 충분히 거대해서 이 압력조차도 중력의 균형을 맞출 수 없고 붕괴는 설명할 수 없을 정도로 블랙 홀로 강력하다. 거대한 별의 붕괴는 종종 장관을 이루는 초신성 잔해의 폭발과 함께 일어나며, 블랙 홀은 프로게니토르 별의 원래 위치에 유일한 잔해가 된다. 그러한 폭발에서는 특히 철보다 무거운 요소를 많이 합성한다.