천문·천체물리
밀집 성단 내 별 충돌로 중간질량 블랙홀을 만드는 'STARfall' 경로 제시
연구팀은 별 충돌과 병합을 추적하는 준해석적(semi-analytic) 도구 'STARfall'을 개발해, 밀집 성단에서 태양질량 150배 이상의 초대질량성(VMS)을 거쳐 중간질량 블랙홀(IMBH, 태양질량 10²~10⁵배)이 형성되는 과정을 계산했다. 중심밀도가 10⁶ M⊙ pc⁻³를 넘는 성단에서는 3백만 년 내에 연쇄적인 별 충돌('starastrophe')이 일어나며, 강한 항성풍에도 불구하고 VMS가 빠르게 성장해 태양질량 10³~10⁴배의 IMBH로 붕괴할 수 있다는 결과가 나왔다. 관측된 천체에 적용한 결과 코스믹 젬스 아크(Cosmic Gems Arc)의 밀집 성단과 여러 우리은하 구상성단이 이 질량대의 IMBH를 낳았을 가능성이 있으며, 핵붕괴 시간이 더 긴 리틀 레드 닷(Little Red Dots)도 추정 중심밀도로 보면 같은 질량대의 IMBH 형성을 뒷받침할 수 있다고 분석했다. 연구는 VMS 형성에 짧은 핵붕괴 시간과 높은 중심밀도라는 두 조건이 필수적이라고 결론지었다.
arXiv astro-ph.GA (은하)