천문학 자들은 매우 긴 기준선 어레이 (VLBA)를 사용하여 지금까지 발견 된 최초의 블랙홀이 실제로 이전에 믿었던 것보다 훨씬 큽니다. 태양의 질량의 21 배에서 별의 진화와 블랙홀을 형성하는 방법에 대한 기존 이론에 도전합니다. 이러한 제약 조건은 이진 시스템의 항성 블랙홀을 약 15 개의 태양열로 제한해야합니다.
Cygnus X-1은 블랙홀과 가스 및 기타 재료를 공급하는 초강력 동반자 스타가 포함 된 은하수 이진 시스템입니다. 1964 년에 처음 발견 된 바이너리 시스템은 천문학에서 가장 강렬한 연구 대상 중 하나가되었습니다. 그러나 Cygnus X-1에 대한 우리의 친숙 함이 여전히 놀라운 일을 할 수는 없다는 것을 의미하지는 않습니다.
블랙홀을 찾는 것이 이전 추정치보다 50% 더 크다는 것 외에도, 15 개의 태양 질량과 달리 21 개의 태양열 근처의 태양열은 동반자 스타가 이전 측정에서 밝혀진 것보다 더 큰 질량을 가지고 있음을 발견했습니다. 전체 시스템은 6,100 광년이 아니라 지구에서 7,200 광년보다 이전에 계산 된 것보다 20% 더 멀리 떨어져 있습니다.
“우리는 Cygnus X-1이 태양의 질량의 21 배인 블랙홀을 주최한다는 것을 알고 있습니다. 우리는 또한 Cygnus X-1의 Supergiant Companion Star도 우리가 생각했던 것보다 약 40 배의 질량의 질량이 약 40 배의 대량으로 거대하다는 것을 알게되었습니다.”라고 호주의 Curtin University의 국제 Radio Astronomy Research (ICRAR) 센터 인 James Miller-Jones 교수는 ZME Science에게 말합니다. “ 개정 된 질량과 거리는 별과 블랙홀 사이의 업데이트 된 궤도 분리로 이어집니다. 그들은 지구에서 태양까지의 1/4을 분리하여 서로를 공전합니다.”
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저널 Science의 최신판에 출판 된이 발견, Cygnus X-1에는 별 단독의 붕괴를 통해 생성 된 가장 큰 블랙홀이 포함되어 있으며, 이는 중력파를 사용하지 않고 전통적인 전자기 천문학으로 감지 된 적이 있습니다. 더 큰 블랙홀은 물론 존재하지만, 초기 별 붕괴 후 작은 블랙홀 사이의 합병과 같은 다른 메커니즘을 통해 형성됩니다.
연구의 수석 연구원 인 Miller-Jones는 팀이 블랙홀이 가능한 최대 속도에 가깝게 매우 빠르게 회전하고 있음을 알게되었다고 설명합니다.
이 발견은 이진 시스템의 블랙홀 형성 및 항성 개발에 대한 현재 이론을 준수하지 않습니다. 질량은 그러한 물체에 부과 된 한계보다 큽니다.
Cygnus X-1이 별 진화론 이론에 도전하는 방법
이 팀은 VLBA 및 X- 선 망원경을 포함하는 무선 망원경 네트워크와 함께 5.6 일 동안 전체 궤도에 걸쳐 Cygnus X-1을 거의 지속적으로 관찰하기 위해 야심 찬 프로젝트를 수행하는 동안 그들의 발견에 대한 기회를 얻었습니다. 이 연구의 목적은 나선형 accretion 디스크를 통해 이진 파트너로부터 블랙홀에 가스를 공급하는 방법을 더 잘 이해하는 것이 었습니다. 
Miller-Jones는“연료와 중력이 부족할 때 가장 거대한 별의 죽음으로 인한 블랙홀이 형성됩니다. "그 결과 블랙홀의 질량은 우리가 형성된 별의 초기 질량 (우리가 전구자 별이라고 부르는 별의 초기 질량)에 의해 설정됩니다.
Miller-Jones는 계속해서 거대한 별들이 표면에서 매우 강력한 바람을 발사하여 수백만 년 동안 심각한 질량 손실을 초래한다고 말합니다. 스타의 진화의 후반 단계 중 일부는 특히 강한 바람이 있습니다. 별이 형성된 가스의 헬륨보다 무거운 원소의 풍부함에 의해 결정됩니다. 더 무거운 원소는 더 강한 바람을 의미하며 궁극적으로 중력 붕괴 직전에 덜 거대한 별을 의미합니다.
일부 별들은 블랙홀을 형성하기 위해 붕괴 될 때 초신성 폭발로 더 많은 덩어리를 잃을 수 있지만, 증거는 Cygnus X-1에서 폭발이없고 별이 블랙홀에 직접 무너 졌음을 시사합니다.”라고 Miller-Jones는 말합니다. "스타의 늦은 진화 단계에서 별이 더 강해질수록 우리는 블랙홀이 덜 예상했을 것입니다."
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처음에 팀은 Cygnus X-1 바이너리 시스템에서 대량 불균형에 대한 그들의 발견이 얼마나 중요한지 완전히 알지 못했습니다. Miller-Jones는“우리의 가장 큰 놀라움은 우리가 측정의 전적으로 영향을 미쳤을 때였다고 생각합니다. “관찰 천문학 자로서 우리 팀과 나는 이미 우리가 소스 거리와 블랙홀 질량을 수정할 수 있다는 것을 알게되었습니다. 그러나 이론적 천문학자인 모나 쉬 대학교의 일장이 만델 교수 인 동료를 방문하기 전까지는 이것이 실제로 얼마나 중요한지 깨달았습니다.”
.결과 종이의 Mandel – Co-Author-21- 해저 질량 블랙홀은 은하수에서 대량의 별들에 의해 잃어버린 질량의 양에 대한 현재의 우세한 추정치로 인해 은하수에서 제약 조건을 제한하기에는 너무 방대하다는 것을 깨달았습니다.
.Cygnus x-1 :반대에 대한 낯선 사람이 없습니다
이 팀의 연구 결과를 통해 이진 시스템에 21 태양 질량 블랙홀을 형성 할 수있는 시나리오를 제시 할 수있었습니다. Miller-Jones는“우리는 결국 블랙홀에 쓰러진 별이 몇 백만 년 전에 태양의 질량의 55-75 배로 생명을 시작했다고 제안합니다. “평생 동안, 그것은 표면의 가스가 동반자에게 전달되는 동반자와 충분히 가깝습니다. 이것은 블랙홀 전구체의 외부 층을 제거하여 두 별이 항상 서로를 향해 같은 얼굴을 유지하고 있었기 때문에 더 빠르게 회전시켰다.
Miller-Jones는
블랙홀의 탄생에 대한 통찰력을 얻었을뿐만 아니라 팀의 결과가 시스템이 어떻게 생명을 끝낼 수 있는지를 나타낼 수 있다고 생각합니다. “마지막으로, 우리는이 시스템의 최종 운명을 고려했습니다. "현재 동반자 별이 결국 블랙홀을 형성 할 수 있지만, 두 별의 분리는 두 블랙홀이 우주의 시대와 비슷한 타임 스케일에 합쳐지지 않을 것입니다."
동시에 천체 물리학 저널에 나타나는 동반자 용지 연구의 이러한 요소들에 대해 더 깊이 파고들 것입니다.
Cygnus X-1, 특히 블랙홀이 천문학과 우주론 분야에서 토론을 촉발 한 것은 이번이 처음이 아닙니다. 이 지역의 강렬한 엑스레이 소스는 블랙홀의 결과였으며, 유명한 물리학 자 Stephen Hawking Bet 동료 과학자 인 Kip Thorne-1974 년에 Cygnus X-1에 블랙홀이 포함되어 있지 않다고 알려진 블랙홀의 결과였습니다.
호킹은 러시아로 여행을 떠나 프레임 베팅에 서명하는 동안 Thorne의 사무실에 침입하여 인정하면서 베팅을 잃었습니다.
이 팀은 이제이 발견에 이어 추가 블랙홀을 조사하기 위해이 기술을 적용하려고합니다. 이를 통해 대규모 별이 별의 바람을 통해 질량을 잃는 방법을 더 잘 이해할 수 있어야합니다. Cygnus X-1은 은하수에서 상대적으로 독특합니다. Miller-Jones는 대규모 동반자 스타와 함께 궤도에서 지금까지 감지 된 몇 안되는 블랙홀 중 하나입니다. Miller-Jones.
Miller-Jones 교수는“SKA (Square Kilometer Array Radio Telescope)와 같은 최첨단 새로운 망원경의 출현은 더 많은 블랙홀을 감지하고 문제가 그 어느 때보 다 더 자세히 흐르는 방법을 포함하여 그들의 속성을 연구 할 수있게 해줄 것입니다. "이 분야에있는 것은 신나는 시간입니다!"
소스
밀러 존스. J., Orosz. J. A., 만델. I.,‘Cygnus X-1에는 21- 해저 대량의 블랙홀이 포함되어 있습니다-대규모 별 바람에 대한 시사점’ Science, [2021], [https://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.abb3363]
