태양의 85배의 질량을 가진 블랙홀과 66배의 질량을 가진 블랙홀이 충돌 합체했을 때 발생한 것으로 간주되는 사상 최대의 중력파가 검출되었다.
지금까지 관측되어 온 블랙홀은, 대부분 태양 질량의 수십배 정도인 항성 질량 블랙홀이나 태양 질량의 100만배 이상의 초대형 질량 블랙홀로 분류 할 수있었지만, 이번에 관측 된 중력파는 "중간 질량 블랙홀"이 형성 될 때 발생한 것으로 지적되고있다.
2019년 5월 21일, "GW190521"이라고 명명 된 신호를, 미국 루이지애나에있는 레이저 간섭계 중력파 관측소 인 LIGO에서 검출하는 데 성공했다. 검출 된 신호는 4개의 짧은 소폭의 신호로, 지속 시간은 10분의 1초 미만으로 매우 짧은 것이었다고한다.
첨단 계산 도구 및 모델링 도구를 기반으로 한 분석 결과, GW190521은 약 5 기가파섹(약 163억 광년)거리에서 발생한 중력파 인 것으로 판명되었다. 이것은 "지금까지 발견 된 중력파 중 가장 먼 곳에서 발생한 것"이라는 것. 또한 이 중력파는 블랙홀끼리 충돌하고 합체했을 때 발생한 것일 가능성이 높다고 연구진은 생각하고있다.
지금까지 발견되어 온 거의 모든 중력파 신호는, 2개의 블랙홀 또는 두개의 중성자 별이 충돌하여 합체 했을 때 발생하는 것이었다.
새로 발견 된 중력파도 약 85배 태양 질량의 블랙홀 및 약 66배 태양 질량의 블랙홀이 충돌하고 합체했을 때 발생하는 것으로 분석되고 있다. 또한, 2개의 블랙홀이 합체 한 결과, 142배 태양 질량의 중간 질량의 블랙홀이 탄생했다고 생각..
또한, 연구팀은 발견 된 2개의 블랙홀의 자전을 측정 한 결과, 블랙홀이 서로 접근하면서 주회 궤도 축과 어긋난 각도로 자전하고 있을 가능성이 있다는 것을 발견했다. 블랙홀의 회전 축이 어긋난 이유는, 두 블랙홀이 서로를 향해 소용돌이 치면서 전진해 일으켰을 가능성이 있기 때문이라고 지적되고있다.
태양 질량의 142배의 질량을 가진 중간 질량 블랙홀이 탄생 한 결과, 8배의 태양 질량에 해당하는 막대한 에너지가 중력파의 형태로 우주 전체에 확산됐다고 연구팀은 주장하고있다.
연구팀의 일원이며, 프랑스 국립 과학 연구 센터(CNRS)의 연구원이기도 한 넬슨 크리스텐슨 씨는, "이번에 검출 된 중력파는 매우 강렬한 것으로, LIGO및 Virgo가 발견 한 가장 큰 신호입니다"라고 언급.
다음은 2개의 블랙홀이 충돌 합체 해 중간 질량 블랙홀이 탄생하는 순간까지 수치 시뮬레이션, 시각화 한 영상이다.
마지막으로 형성된 중간 질량 블랙홀을 만들어 낸 두 개의 블랙홀도 그 크기에 특징이있다.
항성 진화에 있어서 물리학에서는, 별의 핵 속에있는 광자나 가스에 의한 외적 압력이, 안쪽으로 밀려 중력에 대항하여 별을 지탱하고, 태양처럼 안정된 상태를 유지하고 있다고 생각하고있다. 거대한 별의 핵의 경우, 철과 같은 무거운 핵이 융합하여 외층을 지원하기 때문에 충분한 압력을 낼 수 없다. 이런 "외적 압력이 중력보다 낮은 상태"가 되면 별은 자중으로 붕괴하고, 초신성 폭발이라는 폭발을 일으켜 블랙홀을 형성한다. 이 블랙홀의 질량은 원래 별의 절반 이하이다.
따라서, 예를 들어 130배 태양 질량의 별이 초신성 폭발한 경우, 남은 블랙홀은 최대 65배 태양의 질량. 그러나 130~250배 태양 질량인 별의 경우, 초신성 폭발보다 큰 에너지를 방출하는 쌍 불안 정형 초신성 현상이 일어나기 때문에, 120배 태양 질량 이상의 블랙홀이 형성되어 버린다고한다. 즉, 쌍 불안 정형 초신성 현상이 존재하는 한, 65~125배 태양 질량의 블랙홀이 형성되는 일은 없다고 생각되어왔던 것.
그러나 이번 발견으로 중간 질량 블랙홀을 형성 한 2개의 블랙홀은 각각 66배 태양 질량, 85배 태양 질량이라는 "형성되지 않아야 할 질량을 가진 블랙홀"이었기 때문에, "왜 이같은 질량의 블랙홀이 형성된 것인가를 많은 천체 물리학자들이 이해하려고 분주하게 움직이게 될 것이다"라고 연구에 참여한 크리스텐슨 씨는 말하고있다.
