항성질량블랙홀 (Stellar-Mass Black Hole)
쉽게 풀면
아주 무거운 별이 생을 마감하며 남기는, 태양보다 몇 배에서 수십 배 무거운 블랙홀입니다. 이런 블랙홀은 무거운 별이 초신성으로 폭발한 뒤 남은 중심핵이 자체 중력을 이기지 못하고 완전히 붕괴해 만들어져요. 이런 블랙홀들이 서로 가까이 짝을 이루다 결국 합쳐질 때 발생하는 시공간의 떨림이 바로 2015년 최초로 검출된 중력파의 신호원이었어요. 이런 블랙홀은 홀로 있으면 거의 관측되지 않지만, 짝별과 함께 있어 그 별에서 물질을 빨아들일 때 강력한 X선을 내뿜어 존재가 드러나는 경우가 많아요. 이런 블랙홀은 우리은하 안에만도 약 1억 개 안팎이 존재할 것으로 추정되지만, 실제로 관측을 통해 확인된 사례는 아직 그리 많지 않아요.
왜 중요한가
항성질량 블랙홀은 X선 쌍성의 동역학적 질량 측정과 LIGO 중력파 검출을 통해 그 질량 분포가 알려지고 있으며, 이 분포는 대질량 별의 최종 진화와 초신성 폭발 기구를 제약하는 자료로 쓰입니다. 중력파로 발견된 블랙홀이 X선 쌍성의 것보다 훨씬 무겁다는 사실은 저금속 환경의 항성 진화 연구를 촉발했습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
두 개의 항성질량블랙홀이 서로 합쳐지며 방출한 중력파를 검출한 역사적 관측을 소개한다.
항성질량 블랙홀이 무거운 항성의 진화 최종 단계에서 생성되는 과정을 보여주는 서술이다.
조금 더 깊게 보면
관측된 항성질량 블랙홀 질량이 약 3~5 태양질량 구간에서 비어 있는 '질량 간극'은 초신성 폭발 물리의 결과인지 관측 선택 효과인지 논쟁이 계속됩니다. 쌍불안정 초신성 이론이 예측하는 약 50~130 태양질량의 상한 간극도 GW190521 같은 사건으로 도전받고 있습니다. 동반성이 없는 고립 블랙홀은 중력 미시렌즈로만 찾을 수 있어 실제 개체 수는 관측치보다 훨씬 많을 것으로 추정됩니다. 항성질량 블랙홀은 대개 태양의 5~수십 배 질량 범위에 분포하며, 중력파 관측으로 발견된 병합 사례들은 이론적으로 예측된 값보다 무거운 개체들을 포함해 형성 경로에 대한 재검토를 촉발했다.
주의할 점
항성질량블랙홀은 초대질량블랙홀과 형성 기원이 다르며, 질량 범위 역시 수백만~수십억 태양질량인 초대질량블랙홀과 뚜렷이 구분된다.