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- 푸에르토리코의 Arecibo 전파 망원경인 또 다른 전파 망원경을 사용해 처음으로 섬광 감지
- 망원경의 데이터 아카이브에서 또 다른 빠른 전파 폭발인 FRB 121102를 발견
- 태양이 하루에서 한 달 내에 전체 전자기 범위에 걸쳐 방출하는 에너지와 동일한 에너지

유일한 사례가 아니다.
Fast Radio Bursts의 소스 검색

호주 파크스 전파 망원경의 신비한 "로리머 신호"에 대한 소식은 이러한 초단거리, 극도로 높은 에너지의 전파 펄스에 대한 전 세계적인 검색을 촉발시켰다. 단지 몇 밀리초 동안 지속되는 이러한 신호가 지구의 간섭 신호인지 실제 우주 현상인지 여부는 그들만이 명확히 알 수 있다. 2012년까지 파크스 망원경은 데이터에서 이러한 "고속 전파 폭발"(FRB)이 발견된 유일한 망원경이었다. 아마도 단지 로컬 측정 문제일까요? 

▲ Arecibo 전파 망원경은 천문학자들이 빠른 전파 폭발을 탐지하는 데 사용한 세계 두 번째 망원경이다. © Mario Roberto Durán Ortiz / CC-by-sa 4.0

아레시보 망원경에도 미스터리 펄스

2014년에 마침내 때가 왔다. 전파 천문학자들은 푸에르토리코의 유명한 Arecibo 전파 망원경인 또 다른 전파 망원경을 사용해 처음으로 이러한 전파 섬광을 감지했다. 305미터 길이의 안테나 접시는 당시 지구상에서 가장 컸다. 본에 있는 막스 플랑크 전파 천문학 연구소의 로라 스피틀러(Laura Spitler)가 이끄는 팀은 망원경의 데이터 아카이브에서 또 다른 빠른 전파 폭발인 FRB 121102를 발견했다. "이 사건의 밝기와 지속 시간은 이전에 파크스에서 발견된 펄스의 특성과 일치한다“라고 Spitler가 보고했다. 이 특징은 또한 이 전파 폭발이 우주에서 유래했음이 틀림없다는 것을 확인시켜 준다. 그것은 또한 은하수 너머에서 오는 것이기도 하다.

얼마 후, 미국 그린 뱅크 전파 망원경의 천문학자들도 그들이 찾고 있던 것을 발견했고 처음으로 빠른 전파 폭발의 편파를 더 정확하게 측정할 수 있었다. “편파의 비율은 거의 50%였다 ”고 호주 Swinburne 대학의 FRB 공동 발견자 Matthew Bailes를 기억했다. "이것은 이 무선 펄스의 소스가 고도로 자화된 환경에 있어야 함을 의미한다.”

출처는 어디?

이러한 무선 펄스의 출처는 어디일까? 그리고 그는 무엇일까? 단 하나의 전파 망원경이 신호를 포착하는 한 삼각 측량은 불가능하다. 그러면 전파 천문학자는 대략적인 방향과 예상 거리를 결정할 수 있지만 전파원을 더 정확하게 찾을 수는 없다. 이로 인해 극단적인 전파 폭발의 원인에 대해 결론을 내리기가 어렵고 선택의 폭도 넓다. Bailes는 "빠른 전파 폭발의 방출 메커니즘에 관한 이론 카탈로그에는 당시 알려진 전파 펄스보다 더 많은 항목이 포함되어 있었다"고 2014년 상황을 설명했다.

▲ 전파폭발의 원인은 무엇일까? 유난히 강력한 초신성인가? 아니면 여기 게 성운에 있는 중성자별인가? © NASA/CXC/J.Hester; NASA/ESA/J.Hester & A.Loll; NASA/JPL-Caltech/R.Gehrz(미네소타 대학교)

신비한 전파 펄스가 정말 은하계 외부에 있고 수십억 광년 떨어진 곳에서 온다면, 그 창조물은 엄청난 에너지를 방출해야 한다. Bailes는 “추정 에너지는 1038~1040 Erg가 될 것이다. 이는 태양이 하루에서 한 달 내에 전체 전자기 범위에 걸쳐 방출하는 에너지와 동일한 에너지다”며 "그러나 빠른 무선 폭발의 경우 이 에너지는 몇 밀리초 안에 무선 범위에만 집중된다"고 설명했다.

격변적이거나 반복적?

두 가지 주요 이론이 점차 등장하고 있다. 일부 모델은 전파 펄스의 근원이 파괴되어 엄청난 양의 에너지를 방출하는 치명적인 우주 폭발 또는 붕괴를 가정한다. 그러한 원인의 구체적인 후보로는 비정상적으로 폭력적인 초신성 폭발, 별의 붕괴로 인한 감마선 폭발, 또는 두 개의 중성자별이 합쳐져 블랙홀을 형성하는 경우 등이 있다. 이것이 사실이라면 하나의 소스에서 단 하나의 빠른 라디오 버스트만 나와야 한다.

반면에 두 번째 그룹의 이론은 특히 강력한 전파 펄서와 유사하게 반복적, 심지어 주기적인 전파 펄스를 생성할 수 있는 소스인 비재난적 기원을 가정한다. 그러나 게 성운 중심에 있는 펄서를 포함하여 중성자별의 가장 강력하게 알려진 대표자는 강도 측면에서 빠른 전파 폭발의 에너지에 근접하지도 않는다. Bailes는 “FRB는 게 펄서의 가장 밝은 메가펄스보다 10억 배 이상 더 밝다”고 말했다. 어떤 이론이 맞을까? (계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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