우주

#S2

8건의 기사

These maps of the near and far side of the moon show the gravity gradients as measured by NASA GRAIL mission, highlighting a population of linear gravity anomalies.
천문·천체물리

S301과 동반 항성들: 궁수자리 A*의 스핀 측정 가능성

GRAVITY 공동연구팀이 2026년 발견한 항성 S301은 근점거리 rp=280rg, 이심률 e=0.9825의 궤도를 가져 렌즈-서링(Lense-Thirring) 교점 세차운동을 통해 궁수자리 A*(Sgr A*)의 스핀 파라미터를 측정할 가능성을 열었다. 가장 큰 걸림돌은 '뉴턴 혼동'으로, 구형이 아닌 확장된 질량 분포 역시 교점 세차운동을 일으킬 수 있다는 점이다. 연구진은 고이심률 궤도에서 뉴턴 토크는 주로 원점(apocenter)이, 렌즈-서링 신호는 주로 근점(pericenter)이 지배한다는 점에 착안해, S301과 원점이 비슷하지만 근점이 훨씬 큰 기준 항성 S2·S55·S38을 비교했다. 이들은 비슷한 크기의 뉴턴 토크를 받으면서도 렌즈-서링 신호는 약 30배 작아(S2의 경우), 뉴턴 배경의 질량과 방향을 교정해 S301의 세차운동에서 차감하는 데 쓸 수 있다. 연구진은 GRAVITY+ 천체측정과 초대형망원경(ELT) 분광 관측이 계속되면 궤도면 내 스핀 성분은 단기간에 측정 가능할 수 있으나, 완전한 스핀 벡터를 구하려면 훨씬 장기간의 근점 세차 신호 누적이 필요하다고 밝혔다.

arXiv astro-ph.HE (고에너지)

GRAIL Bouguer Gravity Moon Map
천문·천체물리

은하 중심 S성단 다중 궤도로 로런츠 대칭 깨짐 검증 가능성 제시

연구진은 은하 중심 S성단 관측을 이용해 최소 순수중력 표준모형 확장(SME) 틀에서 로런츠 대칭 깨짐을 검증할 수 있는지 분석했다. GRAVITY 협력단의 다중 항성 해를 기반으로 S2와 S55의 측성·분광 관측을 시뮬레이션하고, 로런츠 깨짐 2체 역학에 슈바르츠실트 1차 포스트뉴턴(1PN) 보정을 더해 궤도를 계산했다. 피셔 행렬 분석에서 S2와 S55는 각각 8개 독립 SME 방향 중 7개를 분해했으나, 두 별을 함께 분석하면 궤도 방향이 서로 달라 8개 방향 모두를 분해할 수 있었다. 이어진 MCMC 분석은 피셔 예측을 확인했으며, 95% 신뢰수준 민감도는 시간-공간 성분에서 약 10^(-3)~10^(-2), 공간 성분에서 약 10^(-5)~10^(-4) 수준으로 나타났다.

arXiv astro-ph.GA (은하)

천문·천체물리

S301 별로 슈바르츠실트 시공간 이탈 검증 — km급 기선 간섭계 활용 제안

S301 별은 근점 거리가 S2의 10분의 1에 불과해 블랙홀 스핀과 슈바르츠실트 기하로부터의 이탈을 검증할 새로운 영역을 열어준다. 연구진은 정상·축대칭 시공간에서 속박 측지선을 다루는 포스트-뉴턴 세속 해밀토니안 체계를 구성하고 한 번의 궤도 동안 투영된 최대 측성학적 편차를 계산했다. 예상되는 GRAVITY+ 정밀도에서 S301은 여러 비회전 기하와 상당한 크기의 스핀 유발 편차를 탐지할 수 있으며, km급 기선 간섭계를 쓰면 훨씬 작은 이탈까지 검증할 수 있어 S301이 궁수자리 A*(Sgr A*)의 시공간 기하를 강력하게 시험할 수 있는 대상임을 보였다.

arXiv astro-ph.GA (은하)

Beautiful image capturing a star-filled sky with a nebula.
천문·천체물리

은하 중심 항성 S301, 강한 중력장에서 PPN 검증할 새 창 제시

새로 발견된 항성 S301은 공전주기 8.7년, 이심률 0.982로 근점 거리가 140 R_s에 불과해 S2의 약 1200 R_s보다 약 9배 더 가깝게 접근한다. 연구진은 S301의 항성 스핀 세차가 PPN 변수 감마를 탐색하는 새로운 수단이 되며, 최대 시선속도 변화 46.1 km/s에 대해 차세대 분광기로 감마를 약 10% 정밀도까지 제한할 수 있다고 제시했다. 여기에 궤도당 약 1.95도(일반상대론 예측)에 이르는 S301의 근점 이동 — S2의 약 0.2도보다 약 한 자릿수 큰 값 — 을 결합하면 베타-감마 축퇴를 풀 수 있으며, S2와 S301 관측을 가정한 MCMC 분석에서 베타 오차 약 2.3×10^-4, 감마 오차 약 0.1이 나왔다. 이는 중력퍼텐셜 φ/c² ~ 10^-4, v/c ~ 0.08 영역을 탐색하는 것으로 태양계 검증보다 4자릿수, 기존 S성단 제약보다 한 자릿수 강한 중력장에 해당한다.

arXiv astro-ph.HE (고에너지)

A cosmonaut floats effortlessly in an artistic fashion amidst a dimly lit indoor space.
천문·천체물리

은하 중심 별 5개 궤도로 유카와 중력 보정 제약 5배 강화

연구진은 GRAVITY, GRAVITY+, NACO, SINFONI 관측기기가 1992~2025년에 수집한 S2, S55, S29, S38 및 새로 발견된 S301의 위치·분광 데이터를 다중 별 피팅 코드와 마르코프 연쇄 몬테카를로(MCMC) 분석에 적용해, 우리은하 중심에서 뉴턴 중력에 대한 유카와형 보정(∝ αe^(−r/λ))을 검증했다. S2 궤도만 사용한 GRAVITY Collaboration 2025(Paper I) 대비 가장 강한 제한은 동일하게 λ = 3·10^13 m(약 200 AU)에서 |α| < 6·10^−4로, 약 5배 개선됐다. S301을 추가하면서 S2로는 접근할 수 없던 짧은 거리 영역까지 제약이 확장돼 λ = 10^12 m에서 |α| < 0.004, λ = 5·10^11 m에서 |α| < 0.006을 얻었고, 원점 거리가 더 큰 S29는 λ ~ 2·10^15 m에서 |α| < 0.1을 제시했다. 연구진은 뒤의 두 결과가 해당 길이 척도에서 초대질량 블랙홀 주변 유카와 보정에 대해 현재까지 가장 강한 한계라고 밝혔다.

arXiv astro-ph.GA (은하)

S62-06769 (1962) --- A life raft, survival equipment for the Mercury astronauts. Photo credit: NASA
천문·천체물리

은하 중심 블랙홀 궤도별 연구: PPN 매개변수와 스핀의 축퇴 문제, 다중 항성 관측으로 해결 가능

궁수자리 A*(Sagittarius A*)를 공전하는 S2형·S62형 항성의 상대론적 궤도 운동에서 블랙홀 스핀 효과와 매개변수화 후 뉴턴(PPN) 변수 사이의 축퇴를 베이지안 추론으로 분석한 연구다. 현재 관측 정밀도에서는 슈바르츠실트 근일점 이동으로 유효 세차 매개변수 Υ만 복원되고 PPN 변수 γ와 β는 축퇴 상태로 남으며, 마이크로초각 수준의 측성 정밀도를 가정하면 렌즈-티링 효과가 부분적으로 검출돼 PPN을 일반상대성이론 값으로 고정할 경우 스핀 크기를 약 10⁻² 오차로 제한할 수 있다. 다만 PPN과 스핀을 동시에 변화시키면 Υ와 무차원 스핀 매개변수 χ 사이에 강한 선형 공분산이 나타나는데, 연구진은 1PN 영역을 제약하는 넓은 궤도의 항성과 렌즈-티링 프레임 끌림에 민감한 조밀한 상대론적 궤도를 결합한 다중 항성 동시 추론으로 이 축퇴를 분리할 수 있음을 보였다.

arXiv astro-ph.GA (은하)

A glowing blue accretion disk swirling around a dark circular black hole
천문·천체물리

궁수자리 A* 근처 펄사 타이밍으로 부흐달 기반 중력 이론 검증 가능성 제시

arXiv에 공개된 연구는 우리은하 중심 초대질량 블랙홀 궁수자리 A*(Sgr A*) 부근의 펄사 타이밍 관측이 편차 매개변수 ε 하나로 기술되는 부흐달 기반 R² 중력 이론을 얼마나 정밀하게 제한할 수 있는지 피셔 행렬로 예측했다. 궤도 주기가 짧고 이심률이 높을수록 감도가 크게 향상됐으며, S2와 유사한 궤도(주기 16년, 이심률 0.88)를 가정한 펄사의 경우 통계적 감도는 σ_ε ~ 10⁻⁴ 수준으로 나타났다. 이는 현재 S2 별로 얻은 95% 신뢰구간 반폭(|ε| ≈ 0.56)보다 여러 자릿수 작은 값이지만, 저자들은 약한 중력장·정적·구대칭이라는 이상적 가정에 기반한 결과여서 실제 Sgr A* 계에 대한 완전한 예측으로 해석해서는 안 된다고 밝혔다.

arXiv astro-ph.HE (고에너지)

Wide view of a colorful cosmic nebula and stars, creating a mesmerizing celestial scene.
천문·천체물리

암흑물질 헤일로에 둘러싸인 슈바르츠실트 블랙홀의 메트릭 결정

연구진은 슈바르츠실트 블랙홀과 비등방성 유체로 모형화한 암흑물질 헤일로로 구성된 계의 구조를 아인슈타인 장방정식의 엄밀해가 되도록 하는 새로운 방법으로 해석했다. 수치 계산과 해석적 증명 모두에서 시간·반경 메트릭 함수는 A(r)B(r) = 1 + O(10⁻⁶)의 역수 관계를 유지했고, 내부 슈바르츠실트 영역과 외부 암흑물질 헤일로는 얇은 껍질 곡률 불연속 없이 정규 다르무아-이스라엘 접합으로 매끄럽게 이어졌다. 연구진은 관측적 함의를 확인하기 위해 S2 별의 근점 세차와 궁수자리 A*(Sgr A*) 그림자의 각크기에 대한 예측값을 비교했으며, 두 경우 모두 편차가 각각 GRAVITY 협력단과 사건지평선망원경(EHT)이 보고한 관측 불확실성 범위 안에 머물렀다.

arXiv astro-ph.GA (은하)