궁수자리 A 관측과 설명 (중심 블랙홀)

궁수자리 A

사수자리 A는 사수자리와 전갈자리의 경계 부근에 있는 은하 중심부에 있는 밝은 소형 전파원입니다. 사수자리 A로 알려진 더욱 큰 전파원 일부입니다.

궁수자리 A는 초대질량 블랙홀인 것으로 생각되며, 일반적으로 대부분의 소용돌이 은하나 타원 은하의 중심에 있는 것으로 생각됩니다. 사수자리 A 주위를 공전하는 항성 S2의 관측은 우리 은하에 중심적인 블랙홀이 존재함을 나타내고 그에 관한 데이터를 작성하기 위해 사용되며 사수자리 A가 블랙홀 위치라고 결론짓습니다.

 

관측 및 설명

 

천문학자는 지구와 전파원 사이의 먼지나 가스의 영향 때문에 25등급까지 가시광선 대에서 사수자리A는 관측할 수 없었습니다. VLVI늘 사용해 전파대역 내의 궁수자리 A의 이미지늘 취득하려고 하는 연구자도 있었습니다.

1.3mm의 파장으로 현존하는 최고 해면을 조사하면 지름 37마이크로초에 상당하는 전파원이 밝혀졌습니다. 2만 6,000광년의 거리에서 이것은 지름 4,400만 킬로미터를 의미합니다.

비교하면 지구와 태양의 거리는 1억 5000만 킬로이고, 수성과 태양의 거리는 4,600만 킬로입니다. 사수자리 A의 고유운동은 적도에서 약 2.70밀리 초, 적도에서 약 5.6밀리 초입니다.

 

관측사

궁수자리 A는 1974년 2월 13일과 15일 천문학자 블루스 바라크와 로버트 브라운에 의해 국립천문대의 기선 간섭계를 통해 발견됐습니다. 궁수자리 A는 전파원이 '자국적'이며, 들뜬 원자가 아스타 위험을 의미하므로 브라운에 의해 명명되었습니다.

2002년 10월 16일 Max Planck Institute of External Physical의 Rainer Schodel이 이끄는 국제 천문연구팀이 사수자리 A 인근 S2 성에 의한 10년간의 운동 관측 결과를 발표했습니다. 연구팀의 분석으로는, 궁수자리 A가 어두운 항성 물체로 이루어진 클러스터 또는 축퇴성 발효물질일 가능성을 배제하고, 무거운 블랙홀의 증거를 강화하였습니다.

S2의 관측에서는 항성 간 빛이 적외선 대역으로 감소하기 때문에 근적외간섭계 (K 밴드, 즉 2.2 마이크로미터)를 이용했습니다. ISO 메이저는 근적외선이나 전파 대역에서도 관측되고 있었기 때문에, 전파 관측과 병용했습니다.

움직임이 느린 항성 (그래서 사진에서 제거할 수 있다.)에 대한 S2의 빠른 움직임 (다른 항성과 함꼐)은 쉽게 밝혀졌습니다.

VLBI에 의한 사수자리 A의 관측은, 화상의 중심에 고정할 수도 있으므로, S2가 사수자리 A를 중심으로 회전하고 있는 것처럼 관측할 수 있다. S2의 케플러 궤도 조사에서 반경이 17 광시 (120AU) 이하인 공간에 갇힌 26만의 태양질량으로 사수자리 A의 질량을 측정할 수 있었습니다.

그 후의 항성 S14의 관측에서는 약 625광시 간 (45 Au) 이하의 공간에 있는 천체의 질량이 약 410만 개의 태양질량임이 나타났습니다. 또 지구에서 은하중심 (은하의 회전중심) 까지의 거리를 8. 00. 6103 퍼섹으로 측정하여 천체의 거리를 척정하는 데 중요합니다.

2004년 11월, 천문학자 팀이 궁수자리 A에서 3광년 떨어져서 조회하는 중간 질량 블랙홀 GCIRS 13E를 발견했다고 발표했습니다. 이 블랙홀은 태양의 1.300배의 질량을 가지고 7개의 성단에 있습니다.

이 관측은, 가까이 있는 작은 블랙홀이나 별을 흡수하는 것으로 초대질량 블랙홀이 성장하고 있다고 하는 가설을 한층 더 증명할지도 모릅니다.

기레센 등은 사수자리 A부근 항성 궤도를 16년간 관측한 후 431, 38만 개의 태양질량을 측정했습니다. 이 결과는, 2008년에 발표되어 2009년에 천체 물리학자널에 발표되었습니다. 연구팀의 리더인 라인하르트 겐 젤은 이 연구를 발표했습니다.

초대초대질량 블랙홀이 실제로 존재한다는 가장 경험적인 증거로 여겨집니다. 은하 중심에 있는 항성의 궤도는 중심에 있는 400만 개의 태양 질량이 틀림없이 블랙홀이 될 것임을 보여주고 있었습니다.

 

중심 블랙홀

사수자리 A의의관상 위치가 정확히 블랙홀 중심에 있으며 중력렌즈가 확대되어 실제 크기보다 더 크게 보일 수 있습니다. 상대성 이론에 의하면, 중력렌즈는 그 최소 치수를 적어도 블랙홀의 슈바르츠 실트 반경의 5.2배로 관측합니다.

약 400만 개의 태양질량 블랙홀 최소 크기는 약 52마이크로초에 해당한다. 이것은 관측된 치수인 37마이크로초보다 훨씬 큰 값입니다. 이처럼 사수자리 A의 전파방사는 블랙홀 주위를 공전하는 것이 아니라 블랙홀 이벤트 호라이즌스 부근 영역의 밝기가 원인임을 시사합니다.

아마도 부착 디스크 또는 디스크에서 방출된 물질의 상대론적인 분출이 원인입니다. 사수자리 A의 질량은 두 가지 방법으로 측정되었습니다.

 

1. 보다 최근에는 블랙홀에서 약 1파섹 떨어진 수천 개 별 본보기의 고유운동 척도가 통계역학에 적용되어 블랙홀의 질량 측정과 이 영역에 분포하는 질량을 계산합니다.

블랙홀의 질량은 각각의 궤도에서 측정된 질량과 일치했고, 분포하는 질량은 100만, 50만 개의 태양질량이었습니다. 후자는 별과 별들로 이루어져 있다고 믿고 있습니다.

2. 독일과 미국의 두 연구진이 블랙홀에 매우 가까운 각 항성의 궤도를 관측하고 케플러 법칙을 사용하여 궤도에 둘러싸인 질량을 측정했습니다.

독일 견구자는 431만 38만 개의 태양질량을 측정하였고 미국 연구자는 41만 개의 태양질량을 측정했습니다. 주어진 질량은 지름 4,400만 킬로그램의 구체 내부에  한정되어 있으며 이것은 이전의 측정치의 10배의 밀도를 의미합니다.

 

흡수 과정에 있는 가스구름 G2의 발견

2002년에 처음으로 은하위 중심 화상에 특별한 무엇인가가 받아들어진 사수자리 A위 부착 영역에 들어가고 있따고 보이는, 2012년위 네이처지에 게재된 논문에서 확인된 가스 구름 G2입니다. G2위 궤도 예측은 구름이 2014년 초에 가장 가까운 블랙홀에 가까워질 것임을 시사하고 있습니다.

가스 구름은 블랙홀에서 이벤트 호라이즌 반경위 3,000배입니다. G2와 블랙홀에 미치는 영향에 대해서는 다양한 논위가 있습니다. G2는 2009년부터 파괴적인 것으로 관찰되고 접근방법에 위해 완전히 파괴될 것으로 예측되며 그 결과 X선 및 기타 방사선이 순식간에 유위하게 방출됩니다.

다른 천문학자들은, 가스 구름이 어두운 별이나, 상처 없이 통과하는 성단 블랙홀조차, 궁수자리 A위 조력과는 대조적으로 구름을 유지하고 있을지도 모른다고 주장하고 있습니다. 2013년 5월, G2는 구름 그 자체위 조석 효과와 함께, 은하위 중심 부근을 조회한다고 생각되고 있는 블랙홀이나 중성자 물체와위 복잡한 근접 경험을 가질 가능성이 있다고 발표되었습니다.

이 근접성은 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀 근처 영역을 어느 정도 이해할 수 있을지도 모릅니다. 사수자리 A위 평균 흡수율은 질량인 블랙홀에 비하면 매우 작지만, 지구에 매우 가까워서 관찰할 수 있었습니다. 이 G2위 통과는 초대질량 블랙홀이 어떻게 물질을 흡수하는지에 대해서 배울 기회를 제공합니다.

몇몇 천문학 기관은 Kack를 통하여 최대 근접성을 관측하고 있습니다. 그 이전에 근접경로와 시물레이션은 ESO와 로렌스 리버모어 국립연구소 연구진에 위해 작성되었습니다.

구름이 블랙홀에 가까이 있는 동안 과학자들은 실험적인 감각으로 설레고 있다며 이 상호작용이 새로운 정보와 이해를 제공하는 효과가 있기를 기대했습니다. 블랙홀로위 구름 최대 접근 중 및 최대 접근 중 및 최대 접근 후에는 아무것도 관측되지 않았습니다.

이는 '불꽃놀이'가 존재하지 않고 '실패'했다는 것을 의미합니다. 은하 중심 연구팀은 2014년 3월 19일과 20일에 관측 결과를 발표했습니다. G2는 아직 상호작용하고 있습니다. 구름이 중심별을 가진다는 단순한 가스 구름 가설과는 대조적입니다.

2014년 7월 21일 발표된 유럽남부천문대 관측에 기초한 분석에서는 구름은 독립적이지 않고 연속적이지만 얇은 물질위 흐름이 밀집해 있거나 원래 불꽃 주위를 돌던 물질위 원반으로부터의 안정된 돌풍일 가능성이 있다고 결론지었습니다.

이 가설을 뒷받침하듯 G2와 거의 같은 궤도를 가진 가스 꼬리날개는 13년 전 블랙홀 부근을 통과한 G2와 일치해 그곳으로 끌려들어 갔을 것으로 추정됩니다. 이는 두 구름이 단일의 큰 가스류 안에 밀집한 클러스터임을 의미합니다.