검은 구멍은 가장 무거운 질량을 가진 별에서 발생하는 것이 아니라 대형 빈 공간이 합쳐져 형성된다는 것을 과학자들이 발견했습니다

검은 흑좌성의 가장 무거운 존재에 대한 새로운 관점

과학자들은 GWTC‑4 카탈로그에 기록된 153건의 검은 흑좌성 합병 사건을 분석한 결과, 약 45 M⊙ 이상의 질량을 가진 물체는 별이 사망한 직후 직접적으로 형성되지 않는다는 결론을 내렸습니다. 대신 이들은 오래된 별들이 모여 있는 밀집 구획에서 이미 존재하는 검은 흑좌성이 자주 충돌하고 합쳐지면서 만들어진다고 합니다.

연구 내용
- 사건: LIGO, Virgo 및 KAGRA가 탐지한 153건의 검은 흑좌성 합병 기록.
- 목표: 가장 무거운 물체가 초대질량 별의 붕괴 직후에 생기는 것인지, 아니면 일련의 후속 합병을 통해 형성되는 것인지를 밝히는 것.

핵심 결론
1. 두 그룹의 검은 흑좌성
- *저질량* (약 45 M⊙ 이하) – 대형 별 핵 붕괴와 초신성 폭발 후에 태어날 가능성이 높음.
- *고질량* (> 45 M⊙) – 회전 속도와 정렬 방향이 밀집 구획 내 다중 합병을 시사함.

2. “질량 실패” 문제
이론에 따르면 특정 질량 범위의 별은 사망 후 검은 흑좌성을 남기지 않는다: 폭발이 핵을 완전히 파괴한다. 이 실패의 하한은 약 45 M⊙이며, 따라서 한 개의 별에서 더 무거운 검은 흑좌성이 직접 형성될 가능성은 낮다.

3. 합병 연쇄 시나리오
- 첫 번째 합병 후 질량이 증가하고, 밀집 구획에서는 두 번째 충돌 확률이 상승한다.
- 이렇게 45 M⊙ 이상의 물체가 만들어진다.

전문가 의견
- 이지벨 로메로‑쇼: “대질량 검은 흑좌성은 빠르게 회전하며, 그 축 방향이 무작위처럼 보인다 – 이는 구획 내 다중 합병에서 기대되는 신호이다.”
- 파비오 안토니니 (카디프 대학교): “지금 문제는 이 물체들이 어떻게 형성되는가뿐 아니라, 우리 별 진화 모델을 얼마나 수정해야 하는가에 있다.”

결론
연구 결과는 가장 무거운 검은 흑좌성을 생성하는 데 밀집 별 구획의 역할이 중요함을 강조한다. 이는 단일 별에서 직접적으로 대질량 검은 흑좌성이 형성된다는 전통적 관념에 의문을 제기하며, 컴팩트 객체 진화 모델에 다중 합병을 반영할 필요성을 부각시킨다.