떠돌이 블랙홀은 왜 만들어지는건지 그 유래와 관측은 어떻게 하는건가요?

Question

우리 은하에만 몇백만개의 떠돌이 블랙홀이 있다고 들었습니다.

그렇다면 이러한 떠돌이 블랙홀은 왜 만들어지는건지 그 유래가 궁금하며 관측하는 방법은 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

떠돌이 블랙홀은 중심성 블랙홀과 달리, 은하 중심에 위치하지 않고 은하 외부에서 떠돌아다니는 블랙홀입니다. 이러한 블랙홀은 단일 은하 내에서 발생한 것이 아니라, 다른 은하와 충돌하여 분리된 것이라고 추정됩니다.

떠돌이 블랙홀의 관측은 매우 어렵습니다. 블랙홀 자체는 빛을 발하지 않기 때문에 직접적으로 관측할 수 없기 때문입니다. 그러나 블랙홀 주변의 물질이 블랙홀에 빠지면서 방출되는 X선, 감마선 등의 방사선을 감지함으로써 블랙홀이 존재하는 것을 추론할 수 있습니다.

또한, 떠돌이 블랙홀의 존재를 간접적으로 추론하는 것도 가능합니다. 예를 들어, 떠돌이 블랙홀이 지나가면서 중력적인 영향을 미치는 것으로 추정되는 별들의 운동을 관측함으로써 블랙홀의 존재를 추론할 수 있습니다.

Answer 2

이진 천체 시스템은 두 개의 별이 서로 궤도를 돌면서 서로에게 영향을 미칩니다. 이 중 하나의 별이 폭발적인 슈퍼노바를 경험하고 블랙홀로 붕괴되면, 나머지 별은 이에 끌려서 궤도를 벗어나고 이동합니다. 이로 인해 블랙홀은 이전 천체와 떨어져 독립적으로 우주를 떠돌게 될 수 있습니다.

큰 규모의 은하 합병에서도 블랙홀이 떠돌 수 있습니다. 두 개의 은하가 합쳐질 때, 합병에 참여하는 블랙홀들도 합쳐질 수 있습니다. 그러나 이 합체 과정에서 충분한 에너지 손실이 일어나면 합쳐지는 블랙홀은 우주를 떠돌게 될 수 있습니다.

현재까지 떠돌이 블랙홀을 직접적으로 관측하는 것은 어렵습니다. 블랙홀 자체는 광선을 투과하지 않아서 직접적인 관측이 불가능합니다. 그러나 블랙홀 주변에서 일어나는 현상들, 예를 들면 가스나 먼지가 블랙홀로 떨어지면서 방출되는 X선, 강력한 중력장으로 인한 주변 천체의 경로 변화 등을 통해 블랙홀의 존재와 특징을 간접적으로 관측할 수 있습니다. 관측 기기로는 X선 망원경, 라디오 망원경, 감마선 망원경 등이 사용됩니다.