블랙홀과 감마선폭발 (Black Holes and Gamma-ray Bursts)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 62권 / 8호 / 781 ~ 792페이지
· 저자명 : 이창환, 조희석, 박성찬

초록

현대 천체물리학에서 가장 중요한 연구 주제의 일부로감마선폭발(Gamma-Ray Bursts)과 중력파방출(Gravitational-Wave Radiation)을 꼽을 수 있다. 감마선폭발은 초신성폭발 때 수반되는 총에너지와 비슷한 양의 에너지를 감마선으로 수 초에서 수 분 이내에방출하는 천체 현상으로서 빅뱅 이후 가장 강력한 우주 폭발 현상이다.
감마선폭발은 크게 지속시간 2초를 기준으로 LGRB(Long Soft Gamma Ray Bursts)와 SHB(Short Hard Gamma-Ray Burst)로 분류된다.
%LGRB의 원인으로서 빠르게 회전하는 블랙홀이 주목을 받고 있다. 빛조차흡수하는 블랙홀이지만, 상대론적으로 회전하는 블랙홀 주위에서는블랙홀로 빨려들어가는 물질이 가지고 있는 에너지의 일부를 블랙홀계외부로 방출할 수 있다. 이 에너지가 감마선폭발의 원인이 되는 것이다.
반면, 우리 은하 내부에서는 SXT(Soft X-ray Transient) 관측을 통하여블랙홀의 존재 뿐 아니라, 그 회전속도까지 확인이 되고 있다. Lee \emph{et al.} (2002)은 블랙홀 쌍성계에서 블랙홀의 질량과 공전주기가상관관계가 있음을 밝혔고, 이를 바탕으로 블랙홀의 자전 각운동량을예측하였다. 블랙홀 쌍성계 GRO J1655-40과 4U 1543-47의 블랙홀 자전각운동량 관측 결과는 Lee \emph{et al.} (2002)의 예측과 일치한다.
이는 은하 내부에서 관측되는 블랙홀 쌍성계 SXT가 LGRB의 잔재물이라는연구 결과를 뒷받침하고 있다.
%SHB는 중성자별-중성자별 또는 중성자별-블랙홀 쌍성계의 병합에서방출되는 것으로 추정되며 이 과정에서 강력한 중력파가 방출되며최종적으로 블랙홀이 형성될 것으로 기대된다.
%이 총설논문에서는 블랙홀 쌍성계 SXT의 진화 및 블랙홀과 감마선폭발의상관관계에 대한 연구 결과를 논의한다.

영어초록

Gamma-ray bursts (GRB) and gravitational waves are the most important research topics in modern astrophysics. The total emitted energies in gamma-rays in GRBs are similar to the total energies involved in supernovae. Due to the very short duration of GRB, GRB is believed to be one of the most energetic explosions in the Universe after Big Bang. GRBs with duration longer than 2 sec are classified as LGRB. As an origin of LGRB, black holes are suggested.
Black hole binaries in our Galaxy have been observed in Soft X-ray transients (SXTs), and the black hole spins in several SXTs have been measured. Lee \emph{et al.} (2002) found the mass-period relation in SXTs and predicted the spin of black holes in SXTs.
Observations on two SXTs, GRO 1655-40 and 4U 1543-47, are consistent with the prediction of Lee \emph{et al.} Short-hard gamma-ray bursts (SHB) whose durations are less than 2 sec are expected to be generated in the merger process of neutron star-neutron star or neutron star-black hole binaries, finally forming a black hole. In this review article, we discuss the evolution of SXTs and the relation between the spin of black holes and gamma-ray bursts.

참고자료

· 없음