블랙홀과 짝별의 병합에 의한 감마선 폭발의 가능성 (Black Hole Binary Merger as a Candidate for Short, Hard Gamma-ray Burst)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 56권 / 3호 / 314 ~ 325페이지
· 저자명 : 조희석, 이창환, 박홍조

초록

블랙홀 (Black hole)과 짝별이 쌍성을 이루고 궤도 운동을 하게 되면
중력파 복사에 의해서 에너지와 각운동량을 잃게 되고 두 별의 거리가
점점 가까워진다. 따라서 로시 로브 (Roche-lobe)가 점점 수축해서 로시
반경 (Roche radius)과 별의 반경이 같아지면 별의 표면에 있는 물질이
블랙홀의 중력에 이끌려서 질량 이동이 일어난다. 이 과정을 로시 로브
넘침 (Roche-lobe overflow)이라고 하며, 블랙홀과 짝을 이루는 별의
크기와 구조에 따라서 질량 이동률이 결정된다. 주계열성 (Main sequence
star), 백색 왜성 (White dwarf), 중성자별 (Neutron star)이 블랙홀과
쌍성을 이루는 세가지 경우에 대해서 질량 이동률의 크기와 이동 시간을
계산해보았다. 또한 짝별이 중성자별인 경우에 대해서는 블랙홀의 스핀
증가와 관련해서 계산해보았다. 이 결과를 통하여 현재 관측되고 있는
X-ray 쌍성, 감마선 폭발 (Gamma-ray burst)과의 연관성에 대해서 연구를
수행하였다. 짧은 질량 이동 시간과 큰 질량 이동률을 고려해 볼 때
블랙홀-중성자별 쌍성은 지속 시간이 짧은 감마선 폭발 (Short hard
gamma-ray burst)의 강력한 후보이다.

영어초록

A binary system, including a black hole, loses orbital angular
momentum due to gravitational wave radiation, consequently, the
separation decreases. Since the Roche radius is proportional to the
separation, the Roche Lobe shrinks slowly. If the Roche radius
equals the radius of the donor star, mass on the surface of the
donor star moves toward the black hole. This process is called
`Roche-Lobe Overflow', and the mass transfer rate is determined by
the structure and the size of the binary star. By considering the
relation between the radius and the mass of the donor star and
requiring that the Roche radius be equal to the radius of the donor
star, we computed the mass transfer rate. For three types of donor
stars, MS (main sequence star), WD (white dwarf), and NS (neutron
star), we computed the mass transfer rate and the mass transfer
time. We compared our results with X-ray binary and gamma-ray
bursts that have been observed until now. Due to the short
mass-transfer time scale and high mass-transfer rate, black hole -
neutron star binaries can be a possible sources of short, hard
gamma-ray bursts.

참고자료

· 없음