두 블랙홀 주변의 두 번 왜곡된 세계(The Doubly Warped World of Binary Black Holes)

궤도를 돌고 있는 한쌍의 초거대 질량 블랙홀의 강한 중력에 의해 왜곡된 시공간에서 강착 원반에서 나온 빛들이어떻게 보일지를 환상적인 컴퓨터 시뮬레이션으로 구현했다. 시뮬레이션된 강착 원반은 각각 다른 색을 입혀서 태양 질량의 2억 배 블랙홀 주변 원반은 붉게, 태양 질량의 1억 배 블랙홀 주변의 원반은 푸른색으로 표현했다. 각각의 빛이 어디서 나온 건지를 더 잘 확인할 수 있을 뿐 아니라 실제에 가깝게 표현되어 있다. 더 뜨거운 가스는 스펙트럼의 푸른 쪽 끝에 가까운 색을 내며 더 작은 블랙홀 주변을 맴도는 물질은 더 강한 중력 효과로 인해 더 강한 온도에 도달한다. 이들의 질량을 보면 두 강착 원반 모두 자외선 빛을 방출할 것이다. 이 영상에서 붉은 블랙홀 곁에 왜곡된 푸른 블랙홀의 두 번째 상이 마치 실타래처럼 얽혀서 배경의 푸른 블랙홀의 중력에 의해 왜곡된 붉은 원반이 뒤엉켜 있는 걸 볼 수 있다. 붉고 푸른 색의 빛은 모두 블랙홀에서 나오고 있으며 사건의 지평선 근처 광자 고리라 불리는 가장 안쪽의 고리에서 나오는 빛이다. 천문학자들은 아주 멀지 않은 미래 이 시뮬레이션에 묘사된 것처럼 나선을 그리며 병합하는 두 초거대 질량 블랙홀에 의해 만들어지는 시공간의 떨림 중력파를 측정할 수 있을 것이라 기대하고 있다. 

Explanation: Light rays from accretion disks around a pair of orbiting supermassive black holes make their way through the warped space-time produced by extreme gravity in this stunning computer visualization. The simulated accretion disks have been given different false color schemes, red for the disk surrounding a 200-million-solar-mass black hole, and blue for the disk surrounding a 100-million-solar-mass black hole. That makes it easier to track the light sources, but the choice also reflects reality. Hotter gas gives off light closer to the blue end of the spectrum and material orbiting smaller black holes experiences stronger gravitational effects that produce higher temperatures. For these masses, both accretion disks would actually emit most of their light in the ultraviolet though. In the video, distorted secondary images of the blue black hole, which show the red black hole’s view of its partner, can be found within the tangled skein of the red disk warped by the gravity of the blue black hole in the foreground. Because we’re seeing red’s view of blue while also seeing blue directly, the images allow us to see both sides of blue at the same time. Red and blue light originating from both black holes can be seen in the innermost ring of light, called the photon ring, near their event horizons. Astronomers expect that in the not-too-distant future they’ll be able to detect gravitational waves, ripples in space-time, produced when two supermassive black holes in a system much like the one simulated here spiral together and merge.

Authors & editors: Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (UMCP)
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A Service of: ASD at NASA / GSFC & Michigan Tech. U.
Translated by: WouldYouLike Woong-bae Zee