최초의 편심 블랙홀 합병 확인

처음으로 과학자들은 편심 궤도를 가진 두 블랙홀의 병합을 감지했다.

로체스터 공과대학(Rochester Institute of Technology) 계산 상대성 및 중력 센터(Center for Computational Relativity and Gravitation)와 플로리다 대학(University of Florida)의 연구원들이 Nature Astronomy에 발표한 논문에 따르면, 이것은 LIGO Scientific Collaboration과 Virgo Collaboration에 의해 감지된 일부 블랙홀 병합이 기존 생각보다 훨씬 더 무거운 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있다.

타원처럼 한쪽으로 치우친 편심 궤도(eccentric orbits)는 은하 핵과 같이 블랙홀이 밀집한 지역에서 우연히 마주치는 동안 블랙홀이 반복적으로 다른 블랙홀을 집어삼킬 수 있다는 신호다. 과학자들은 이같은 합병 궤도 확인을 위해 현재까지 관찰된 가장 거대한 중력파 쌍성 GW190521을 연구했다.

CCRG 멤버 카를로스 루스토(Carlos Lousto) 수학과 교수는 “블랙홀의 추정 질량은 각각 우리 태양 크기의 70배 이상이며 항성 진화 이론이 현재 예측하고 있는 최대 질량보다 훨씬 크다”며 “이는 2세대 쌍성 블랙홀 시스템으로 연구하기에 흥미로운 사례가 되며 조밀한 성단에서 블랙홀 형성 시나리오의 새로운 가능성을 열어준다”고 말했다.

협력 연구팀은 블랙홀이 병합되기 전에 고도로 편심한 궤도를 가졌는지 확인하기 위해 데이터를 새롭게 살펴보기 위해 결성됐다. 그들은 합병이 높은 편심, 선행 모델에 의해 가장 잘 설명된다는 것을 발견했다. 이를 달성하기 위해 팀은 지역 및 국가 실험실 슈퍼컴퓨터에서 수백 개의 새로운 전체 수치 시뮬레이션을 수행했으며 완료하는 데 거의 1년이 걸렸다.

CCRG 디렉터 Manuela Campanelli는 “이것은 블랙홀이 병합되는 방식에 대한 우리의 이해가 크게 발전했음을 나타낸다. 우리의 정교한 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션과 LIGO 및 Virgo의 빠르게 발전하는 탐지기가 제공하는 풍부한 새로운 데이터를 통해 우리는 놀라운 속도로 우주에 대한 새로운 발견을 하고 있다””고 말했다.

동일한 RIT 및 UFL 팀에 ​​의한 이 분석의 확장은 Zwicky Transient Facility에서 관찰된 가능한 전자기 대응물을 사용하여 편심 이진 블랙홀 병합으로 GW150521을 사용하여 우주 허블 상수를 독립적으로 계산했다. 그들은 예상한 값과의 탁월한 일치를 발견했으며 최근 Astrophysical Journal에 작업을 발표했다.