NASA의 새로운 외계 행성 탐사 위성이 블랙홀에서 별을 파쇄하는 모습을 제시했다.

TDE(tidal disruption event)라고 불리는 이 현상에 대한 가장 자세한 모습 중 하나로 NASA TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)의 첫 번째 포착이다.

오하이오 주립대에 본부를 둔 ASAS-SN(All-Sky Automated Survey for Supernovae, 초신성 자동 서베이)은 전세계 로봇 망원경 네트워크를 사용했다.

오하이오 주 카네기 천문대(Carnegie Observatories) 천문학자들은 26일(현지시각) 천체물리 저널(Astrophysical Journal)에 연구 결과를 발표했다.

오하이오 주립대 국립과학재단(National Science Foundation) 대학원 리서치 펠로우로 이번 연구의 공동저자 페트릭 바레리(Patrick Vallely)는 “우리는 ASESS-SN 망원경으로 TESS가 관측하는 하늘 지역을 면밀히 모니터링해 왔지만, TESS가 지속적으로 관찰하는 영역이 작다는 점에서 이 이벤트 관측은 매우 운이 좋았다”고 말했다.

TDE가 어떻게 형성되는지에 대한 새로운 통찰력을 제공하는 이번 관측은 별이 블랙홀에 매우 가까워지면 발생한다. 별 크기, 블랙홀 크기 및 별이 블랙홀에 얼마나 가까운 지 등 여러 가지 요인에 따라 블랙홀은 별을 흡수하거나 길게 스파게티처럼 찢어 질 수 있다.

미국 캘리포니아 주 파사데나에 있는 카네기 관측소의 토마스 홀로이엔 (Thomas Holoien)은“TASS 데이터는 ASASSN-19bt라는 이 파괴적인 사건이 더 밝아지기 시작했을 때를 정확히 보여준다. ASAS-SN을 사용해 TDE을 신속히 발견했기 때문에 처음 며칠 동안 다중 파장 추적 관찰을 시작할 수 있었다. 초기 데이터는 이러한 폭발의 물리학을 모델링하는 데 매우 도움이 될 것”이라고 말했다.

ASAS-SN은 블랙홀이 별을 파쇄하는 것을 확인한 최초 사례다. 홀로이엔은 2019년 1월 29일 칠레 라 캄파나스 관측소(Las Campanas Observatory)에서 일하던 중 남아프리카 공화국 ASAS-SN 로봇 망원경 중 하나에서 경보를 받았다. 그는 TDE에 두 개의 라 캄파나스 망원경을 고정시킨 후 전 세계 다른 망원경의 후속 관찰을 요청했다. TESS는 이미 ASAS-SN 망원경이 TDE을 발견한 하늘의 정확한 부분을 모니터링하고 있었다.

망원경과 위성이 정렬된 것은 행운이 아니었다 . 2018년 7월 TESS 출범 후 ASAS-SN 팀은 TESS가 관찰한 하늘 부분에 ASAS-SN 망원경의 시간을 더 많이 투자했다.

그럼에도 오하이오주립대 천문학 교수 크리스코 차넥(Chris Kochanek)은 이 TDE을 관측한 것은 운이 좋았다고 말했다. 은하수 크기의 은하에서 10,000 년에서 100,000년 마다 1회 발생하는 TDE는 드물다. 초신성은 100년 마다 발생한다. 과학자들은 역사상 약 40건의 TDE을 관찰했다. 대부분은 지구와 태양 거리 정도로 별이 블랙홀에 매우 가까워야한다.

TESS의 데이터는 발생하기 10일 전부터 데이터에서 TDE의 징후를 볼 수 있음을 의미했다. 과학자들은 NASA NGSO(Neil Gehrels Swift Observatory)에서 UV 데이터를 사용, TDE 초기에 목격했지만 몇 일 사이 온도가 약 71,500에서 35,500도 화씨(섭씨 40,000에서 20,000도)로 약 50 % 떨어졌다고 판단했다.

홀로이엔은 몇 가지 이론에서 예측 한 바 있지만, 초기 TDE에서 이러한 초기 온도 저하가 발견 된 것은 이번이 처음이라고 말했다.

이러한 종류의 사건에 대해 더 일반적인 것은 ‘스위프트(Swift)’가 볼 수있는 낮은 수준의 X선 방출이었다. 스위프트 관측소(Neil Gehrels Swift Observatory)는 감마선 폭발을 감지하도록 설계된 NASA 우주 망원경이다. 과학자들은 TDE로 인해 많은 UV 방출과 X- 레이가 생성되는 이유를 완전히 이해하지 못한다.

천문학자들은 ASASSN-19bt를 생성한 초 거대 블랙홀의 무게가 태양 질량의 약 6백만 배라고 간주한다. 그것은 별자리 ‘Volans(날치자리)’에서 약 3억 75백만 광년 떨어진 곳에 위치한 ‘2MASX J07001137-6602251’라는 은하의 중심에 위치하고 있다. 파괴된 별은 태양과 크기가 비슷한 것으로 보고 있다.

*Journal Reference

Thomas W.-S. Holoien, Patrick J. Vallely, Katie Auchettl, K. Z. Stanek, Christopher S. Kochanek, K. Decker French, Jose L. Prieto, Benjamin J. Shappee, Jonathan S. Brown, Michael M. Fausnaugh, Subo Dong, Todd A. Thompson, Subhash Bose, Jack M. M. Neustadt, P. Cacella, J. Brimacombe, Malhar R. Kendurkar, Rachael L. Beaton, Konstantina Boutsia, Laura Chomiuk, Thomas Connor, Nidia Morrell, Andrew B. Newman, Gwen C. Rudie, Laura Shishkovksy, and Jay Strader. Discovery and Early Evolution of ASASSN-19bt, the First TDE Detected by TESS. The Astrophysical Journal, 2019 DOI: 10.3847/1538-4357/ab3c66