천문·천체물리
중력파 카탈로그 GWTC-4, 쌍성 블랙홀 처프질량 분포서 '삼봉' 구조 확인… 이중봉 블랙홀 형성 모델 뒷받침
LIGO-Virgo-KAGRA(LVK) 협력단의 최신 GWTC-4 공개로 알려진 쌍성 컴팩트천체 병합 수가 거의 두 배로 늘었고, 태양질량 30배(30 Msun) 미만 구간의 쌍성 블랙홀 처프질량 분포에서 새로운 삼봉(trimodal) 구조가 드러났다. 연구진은 무거운 별의 붕괴 직전 중심핵 구조에서 비롯되는 이중봉 블랙홀 질량 분포를 반영한 새로운 잔해 질량 처방을 적용해 빠른 항성종족 합성 시뮬레이션을 수행했고, 삼봉 구조가 쌍성 진화와 우주 별 형성사의 불확실성에도 견고하게 유지되는 반면 기존 모델은 관측된 삼봉성을 재현하지 못한다고 밝혔다. 새 모델은 쌍성 블랙홀 병합률도 기존보다 수 배 낮게 예측해 LVK 관측 제약에 더 가깝다. 특히 중앙의 처프질량 봉우리는 질량비가 다른 쌍성이 지배하며, 강한 밝은청색변광성(LBV) 항성풍이 첫 블랙홀 형성 전 쌍성 상호작용을 억제하는 그간 주목받지 못한 형성 경로에서 비롯된 것으로 나타났다. 연구진은 세 봉우리의 상대적 높이가 중심핵 붕괴와 블랙홀 형성, 쌍성 진화를 제약하는 관측 지표가 될 수 있으며 정밀 우주론의 '표준 사이렌'으로도 쓰일 수 있다고 제안했다.
arXiv astro-ph.HE (고에너지)
