항성과 블랙홀의 반복적 조석 파괴 사건에서 관측되는 희미한 섬광의 원인 규명

• 시러큐스 대학교의 천체물리학 연구팀은 반복적인 부분 조석 파괴 사건(rpTDE)에서 나타나는 섬광의 밝기가 왜 예상보다 어두운지를 규명함.
• 연구 결과, 항성의 자전 속도가 블랙홀과의 반복적인 상호작용에서 질량 손실과 섬광 강도를 결정하는 핵심 요소임을 밝혀냄.

반복적인 조석 파괴 사건의 원리

• 거대질량 블랙홀 주위를 도는 항성이 블랙홀 근처를 지날 때마다 중력으로 인해 항성의 외피 물질이 일부 탈취됨.
• 이 과정에서 방출된 물질이 섬광을 일으키며, 블랙홀 쪽으로 끌려갈수록 에너지를 잃고 서서히 어두워짐.
• 하지만 관측된 10건의 사건 중 4건은 예상보다 훨씬 더 희미한 섬광을 보여 기존의 질량 손실 모델로는 설명이 불가능했음.

항성 자전의 역할

• 연구팀의 유체역학 시뮬레이션에 따르면, 블랙홀의 조석력은 항성의 자전을 가속시키는 토크를 발생시켜 질량 손실을 억제함.
• 초기부터 빠르게 회전하던 항성은 블랙홀과의 조석 작용에도 회전 속도가 크게 변하지 않아, 매번 일정하고 희미한 수준의 질량 손실을 유지하며 결과적으로 어두운 섬광을 발생시킴.

고속 자전 항성의 기원

• 연구팀은 '힐스 메커니즘(Hills mechanism)'을 통해 이러한 고속 자전 항성의 기원을 설명함.
• 쌍성계가 블랙홀 근처를 지날 때 한 별은 블랙홀에 포획되고 다른 별은 우주 공간으로 방출되는데, 이때 포획된 항성은 원래 쌍성 시절의 높은 자전 속도를 그대로 유지하게 됨.
• 이러한 과정을 통해 블랙홀 주위의 궤도에 진입한 별들이 반복적인 조석 파괴 현상을 일으키며 고유의 어두운 섬광 패턴을 형성하는 것으로 분석됨.