새로운 컴퓨터 모델을 사용하여 천문학 자들은 M87 은하 중심의 블랙홀이 이전에 생각한 것보다 적어도 두 배 큰 것으로 결정했습니다. 태양 질량의 6.4 십억 배에 달하는이 질량은 가장 큰 블랙홀이지만,이 새로운 모델은 근처의 다른 큰 은하에서 허용되는 블랙홀 질량이 비슷한 양으로 줄어들 수 있음을 시사합니다. 이것은 은하가 어떻게 형성되고 성장하는지에 대한 이론에 영향을 미치며 심지어 오랜 천문학적 역설을 해결할 수도 있습니다.
오스틴 텍사스 대학의 천문학 자 Karl Gebhardt와 Max Planck 외계 물리학 연구소의 Jens Thomas는 월요일 미국 캘리포니아 주 패서 디나에서 열린 미국 천문 학회 (American Astronomical Society) 컨퍼런스에서 그 발견을 자세히 설명했다.
은하가 어떻게 형성되고 성장하는지 이해하기 위해, 천문학 자들은 현재의 은하에 관한 기본 정보, 예를 들어, 그것이 무엇인지, 얼마나 크며, 무게가 있는지와 같은 기본 정보로 시작합니다. 천문학 자들은 은하 내에서 공전하는 별의 속도를 기록함으로써이 마지막 범주 인 은하 질량을 측정합니다.
토마스 교수는“총 질량에 대한 연구가 중요하지만 질량이 블랙홀, 별 또는 어두운 후광에 있는지 여부를 결정하는 것이 중요하다. 어느 모델을 찾을 수 있으려면 정교한 모델을 실행해야합니다. 구성 요소가 많을수록 모델이 더 복잡해집니다.”
M87을 모델링하기 위해 Gebhardt와 Thomas는 세계에서 가장 강력한 슈퍼 컴퓨터 중 하나 인 Austin의 Texas Advanced Computing Center에있는 University of Texas의 Lonestar 시스템을 사용했습니다. Lonestar는 5,840 개의 프로세싱 코어를 갖춘 Dell Linux 클러스터이며 초당 62 조개의 부동 소수점 연산을 수행 할 수 있습니다. (오늘날 최고 수준의 랩탑 컴퓨터에는 2 개의 코어가 있으며 초당 최대 100 억 개의 부동 소수점 연산을 수행 할 수 있습니다.)
Gebhardt와 Jens의 M87 모델은 이전 은하 모델보다 더 복잡했습니다. 별과 블랙홀을 모델링하는 것 외에도, 은하계의 주를 넘어 확장되는 구형 영역 인 은하계의 "어두운 후광"을 고려하기 때문입니다. 은하계의 신비한 "암흑 물질"을 포함하는 가시적 구조.
Gebhardt는“과거에는 항상 어두운 후광이 중요하다고 생각했지만, 그것을 탐색 할 컴퓨팅 리소스는 없었습니다. “우리는 전에 별과 블랙홀 만 사용할 수있었습니다. 어두운 후광에 던지면 계산 비용이 너무 많이 들기 때문에 슈퍼 컴퓨터로 가야합니다.”
Lonestar 결과는 이전 모델에서 발견 된 것보다 M87의 블랙홀에 대한 질량이었습니다. Gebhardt는“우리는 전혀 기대하지 않았습니다. 그와 Jens는 단순히“가장 중요한 은하계”에서 자신의 모델을 테스트하기를 원했습니다.
천문학적으로 매우 방대하고 편리하게 근처에있는 M87은 거의 30 년 전에 중앙 블랙홀을 가진 최초의 은하계 중 하나였습니다. 또한 천문학 자들은 블랙홀이 물질을 끌어 당기는 과정을 연구 할 수 있도록 블랙홀에 더 가까이 소용돌이를 쏘면서 은하의 핵심을 밝게 비추는 능동 제트기를 가지고있다. Gebhardt는 이러한 모든 요소들로 인해 M87을“초 거대 블랙홀 연구의 기준”으로 만들었습니다.
M87에 대한이 새로운 결과는 다른 최근 연구의 힌트와 최근의 망원경 관측 (준비 중 발표)과 함께 가장 큰 은하의 모든 블랙홀 질량이 과소 평가되었다고 의심하게 만듭니다.
토마스는“이 결론은 블랙홀이 은하와 어떻게 관련되는지에 중요하다”고 말했다. "블랙홀의 질량을 바꾸면 블랙홀과 은하의 관계가 바뀝니다." 은하와 블랙홀 사이에는 밀접한 관계가있어, 연구원들은 우주 시간에 걸쳐 은하가 어떻게 자라는 물리학을 조사 할 수있었습니다. 가장 큰 은하에서 블랙홀 질량을 증가 시키면이 관계가 재평가 될 것이다.
근처 은하에서 블랙홀의 질량이 높을수록 퀘이사의 질량에 관한 역설을 해결할 수있을 것이다. 먼 우주 은하계에서 볼 수있는 매우 먼 은하의 중심에있는 활성 블랙홀이다. 퀘이사는 물질이 나선형으로 빛나면서 빛을 발하지 않고 사건의 지평선을 넘어 가기 전에 풍부한 방사선을 방출합니다.
Gebhardt는“퀘이사 블랙홀 질량이 100 억 태양 질량으로 매우 크다는 점에서 오랜 문제가 있었다”고 말했다. 그러나 지역 은하에서 우리는 블랙홀이 그다지 크지 않은 것을 보지 못했습니다. 퀘이사 대중이 잘못되었다는 의심이 들었다”고 말했다. 그러나“M87의 질량을 두세 번 늘리면 문제는 거의 사라집니다.”
오늘날의 결론은 모델을 기반으로하지만 Gebhardt는 Gemini North Telescope와 European Southern Observatory의 Very Large Telescope에서 새로운 강력한 도구를 사용하여 M87 및 기타 은하계에 대한 새로운 망원경 관측을 수행했습니다. 그는 곧 출판을 위해 제출 될이 자료들은 블랙홀 질량에 대한 현재의 모델 기반 결론을지지한다고 말했다.
은하계의 어두운 후광에 대한 망원경의 미래 관측을 위해, Gebhardt는 Austin의 McDonald Observatory에있는 Texas University의 비교적 새로운 기기가 완벽하다고 언급합니다. "블랙홀 질량을 얻기 위해 후광을 연구해야한다면 VIRUS-P보다 더 좋은 도구는 없습니다." 기기는 분광기입니다. 천체와 빛을 구성 요소 파장으로 분리하여 물체의 거리, 속도, 동작, 온도 등을 알아볼 수있는 서명을 만듭니다.
VIRUS-P는 매우 넓은 하늘 영역에서 스펙트럼을 취할 수 있기 때문에 후광 연구에 유용합니다. 천문학자는 어두운 후광이 우세한 은하 중심에서 멀리 떨어진 곳에서 매우 낮은 조명 수준에 도달 할 수 있습니다. 이 제품은 곧 출시 될 HETDEX (Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment)의 더 큰 VIRUS 분광기로 들어가는 기술을 테스트하기 위해 제작 된 프로토 타입입니다.
출처 : AAS, 맥도날드 천문대
