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별 S4711은 초당 최대 2만4000km의 속도, 우리 은하의 중앙 블랙홀 주위를 달린다.
주기는 7.6년

은하수에서 가장 빠른 별 발견
Star S4711은 중앙 블랙홀 주변에서 초당 2만4천km의 속도로 달린다.

은하 중심의 레이저 별 :
천문학자들이 지금까지 은하수에서 가장 빠른 별을 발견했다.
별 S4711은 초당 최대 2만4000km의 속도로 우리 은하의 중앙 블랙홀 주위를 달리며 평균적으로 궤도 속도는 빛 속도의 약 0.5%에 해당한다. 한주기를 완료하는 데 7.6년 밖에 걸리지 않는다. 연구원들은 S4711이 조력에 의해 극도로 형성된 별인 "Squeezar"일 수 있다고 추측한다.

▲ 이 그래픽은 은하수의 중앙 블랙홀 근처에 있는 일부 별들의 궤도를 보여준다. 새로 발견된 별 S4711은 희미하고 지금까지 가장 빠르다. © ESO / L. Calcada / spaceengine.org

우리 은하수의 중심에는 편심 궤도로 초 거대 질량 블랙홀 ‘궁수자리 A*’를 공전하는 별들의 전체 집단이 있다. 그 엄청난 중력은 이 별들을 강하게 가속시킨다. 천문학자들은 이미 이 별들중 가장 밝은 S2를 사용하여 중력적 적색 편이에 대한 아인슈타인의 예측과 소위 Schwarzschild 세차 운동(궤도의 변화)을 확인했다.

블랙홀에서 레이저 별

최근 쾰른 대학의 플로리안 파이쓰커(Florian Peißker)와 그의 동료들은 S2보다 훨씬 빠르고 가깝게 블랙홀을 도는 별을 발견했다. 그들은 칠레에 있는 유럽 남방 천문대 ESO의 초대형 망원경에 있는 두 분광기의 관측 데이터에서 이를 추적했다.
이들을 포함해 여전히 ​​S2 내에서 돌고 있는 여러 희미한 별들의 궤도와 속도를 재구성할 수있었다.

이 별들중 하나인 S4711은 궁수자리 A* 주변을 초당 최대 24,000km(시속 약 8600만 km)의 속도로 달린다. 연구진은 "S4711의 평균 궤도 속도는 빛 속도의 약 0.5%"라고 보고했다.
이 별은 블랙홀을 공전하는 데 7.6년 밖에 걸리지 않는다.
비교하자면 지금까지 가장 빠른 별 S2는 15.6년이 걸린다.

▲ 녹색 X표시가 있는 SINFONI Sgr A*와 근처에서 새로 발견된 별을 보여주는 은하 중심의 SINFONI (근적외선 관측을위한 분광기) 이미지. Peißker et al, 2020

S4711은 "Sqeezar"일까?

천문학자들은 또한 S4711이 지금까지 이론적으로 만 가정된 별의 부류 "스 자"에 속할 수 있다고 의심한다. 이들은 극도로 편심한 궤도에서 초 거대 블랙홀을 공전하므로 접근할 때 조력에 의해 가열되고 먼 거리에서 다시 냉각된다. Peißker는 "스퀴자는 매우 밝고 일시적으로 수천도까지 가열될 수 있다"라고 말했다.

S4711을 사용한 스펙트럼 측정 결과, 태양 표면보다 거의 두 배나 더 뜨겁고 약 1만 켈빈의 항성 최대 온도가 나타났다. 연구자들은 강한 조력이 이 별들로부터 강한 방사선 폭발을 일으킨다고 의심한다. 추가 관찰 결과 S4711이 Squeezar로 확인되면 동급 최초의 별이 될 것이다.

숨겨진 집단

은하 중심에서 S4711과 4개의 다른 희미한 별이 발견된 것은 블랙홀 바로 위에 있는 이 극한 지대에 이전에 인식되지 않았던 희미한 별들의 전체가 여전히 있음을 나타낸다.
Peißker와 그의 팀은 "이것은 우리 태양계의 크기에 해당하는 거리에서만 궁수자리 A*를 통과 할 수 있다"라고 말한다. 따라서 이 별들의 집단은 천문학자들에게 상대성 이론의 근본적인 측면을 조사할 수 있는 완전히 새로운 기회를 제공할 수 있다.

소위 S- 클러스터에 이미 알려진 112개의 별과 함께 새로운 발견의 궤도는 블랙홀을 둘러싸는 두 개의 디스크를 형성한다. 천문학자들은 “그들은 은하수의 주 평면에 대해 거의 45도 각도로 가장자리를 맞대고 있다”고 보고했다. “이 배열의 이유는 불분명하다.”
별들은 외부 간섭이나 궤도 공명에 의해 이러한 비정상적인 궤도로 들어왔을 수 있다.

이 별들은 어떻게 생겼을까?

블랙홀 주변의 조력은 너무 강해서 실제로 별이 형성되지 않는다.
궁수자리 A*의 중력 효과는 함께 모여 별을 형성하기 전에 형성 구름을 찢어 버릴 것이다. 따라서 천문학자들은 S-집단의 별이 이후에 이 지역에 포획되어 붙잡혔다고 추측한다.

한 시나리오에 따르면 이것은 블랙홀에 가까운 이중 별을 통해 발생했다.
Peißker와 그의 팀은 “그들은 찢어질 것이다. 이것은 하나의 별을 궤도에 놓는 반면, 두 번째 별은 파트너를 희생하여 에너지를 흡수하고 '이상한'별처럼 방출된다.”
이 초고속 주자는 은하수를 고속으로 가로질러 경주한다. 그러나 지금까지 이것은 가설일 뿐이다.

천문학자들은 미래에 은하수 센터에서 S-집단의 더 많은 대표자가 발견되기를 기대하고 있다. “우리는 더 많은 초고속 별을 찾을 것이다. 특히 고도 5,000m의 Atacama 사막에 현재 건설중인 초대형 망원경에서"라고 Peißker는 말했다.
이 망원경은 2025년에 가동될 예정이며 세계에서 가장 큰 광학 및 근적외선 망원경이 될 것이다.
(The Astrophysical Journal, 2020; doi : 10.3847 / 1538-4357 / ab9c1c)
출처 : 쾰른 대학교

[더사이언스플러스] "Green Soul, Beautiful Science" 

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