4천 광년 떨어진 곳에서 미스터리 전파 폭발

문광주 기자 / 기사승인 : 2022-01-27 09:40:48
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- 신호는 서 호주에 있는 전파 망원경인 MWA(Murchison Widefield Array)로 캡처됐다.
- 2018년 1월-2월 데이터 모두 동일한 소스에서 나온 것, 71개의 고에너지 무선 펄스
- 개별 무선 펄스가 각각 30~60초 길이로 18분 간격으로 반복
- 전파 펄스가 강하게 자화된 백색 왜성 또는 중성자별에서 오는 것으로 생각

알 수 없는 물체의 전파 펄스
주기적인 무선 신호는 알려진 우주 소스와 일치하지 않는다.


신비한 신호:
천문학자들이 4천 광년 떨어진 미지의 물체에서 오는 전파 펄스에 대해 궁금증을 갖고 있다. 무선 신호의 특성으로 인해 알려진 우주 소스와 일치하지 않기 때문이다. 맥박은 1분 미만이지만 18분 간격으로 구분된다. 출처는 30일 간의 활동 기간 사이에 몇 주 동안 침묵을 지켰다고 팀이 네이처에 보고했다. 어떤 우주 물체가 이러한 전파 펄스를 생성하는지 아직 불분명하다. 

▲ 우리로부터 불과 4,000광년 떨어진 곳에 전에는 볼 수 없었던 패턴으로 전파 펄스를 방출하는 물체(백성)가 있다. 이미지는 전파 범위에서 은하수의 중심을 보여준다. © Natasha Hurley-Walker (ICRAR/Curtin) / GLEAM Team

항성 폭발, 회전하는 중성자별, 변광성 등을 포함해 단명하거나 주기적인 전파 폭발을 일으키는 많은 현상이 우주에 있다. 일반적으로 펄서 또는 빠른 전파 폭발의 과도한 신호는 밀리초 길이에 불과하다. 초신성의 전파는 갑자기 시작돼 며칠에서 몇 주 동안 지속된다.

4천 광년 떨어진 곳의 전파 펄스

최근 호주의 ICRAR(International Center for Radio Astronomy Research)의 Natasha Hurley-Walker가 이끄는 천문학자들은 알려진 범주에 맞지 않는 전파 펄스를 발견했다. 신호는 서 호주에 있는 전파 망원경인 MWA(Murchison Widefield Array)로 캡처됐다. 그것은 이미 전파 범위에서 은하수의 중심을 매핑하는 데 사용됐지만 일시적인 전파 신호에 대해 하늘을 모니터링하기도 한다.
▲ Murchison Widefield 어레이의 256개 어레이 중 하나다. © Pete Wheeler / ICRAR

연구를 위해 천문학자들은 일시적인 전파 신호에 대해 새로 개발된 검색 알고리즘을 사용해 전파 망원경에서 보관된 데이터를 샅샅이 뒤졌다. 그들은 2018년 1월과 2월 데이터에서 모두 동일한 소스에서 나온 것으로 보이는 71개의 고에너지 무선 펄스를 발견했다. 우리에게서 약 4천 광년 떨어져 있다. 전파 천문학 표준에 따르면 이것은 일종의 은하계 뒷마당에 있는 셈이다.

이전에 볼 수 없었던 펄스 패턴

이상한 점은 개별 무선 펄스가 각각 30~60초 길이로 18분 간격으로 반복된다는 것이다. 천문학자들은 "이것은 우리가 아는 한 이전에 관찰된 적이 없는 특이한 주기"라고 보고했다.
(GLEAM-X) J162759.5-523504.3 이라는 무선 소스가 이 "깜박임 패턴"으로 느리고 빠른 과도 현상 사이에 정확히 있기 때문이다.

또한 특이한 점은 두 개가 각각 30일에 소스가 시계 장치처럼 정기적으로 이러한 무선 펄스를 보냈다. "다음 펄스를 예상할 때마다 도착했다. 그 사이에 오류가 없었다"고 팀은 말했다. 이 두 "켜짐" 단계 사이에는 26일 간의 휴식이 있었고 그 동안에는 펄스가 전혀 감지되지 않았다. "이것은 완전히 예상치 못한 일이다"고 Hurley-Walker는 말한다. "천문학자에게는 거의 기이한 일이다. 하늘에 이렇게 행동하는 것은 알려진 바가 없기 때문이다."

신호의 원인에 대한 퍼즐

이 신비한 전파 펄스의 원인은 무엇일까? 지금까지 천문학자들은 추측만 할 수 있었다.
무선 신호가 강하게 선형으로 편파된다는 사실로부터 소스에 강한 자기장이 있어야 한다는 결론을 내렸다. 팀에 따르면 밝기 분포는 물체가 다소 작다는 것을 나타낸다. 펄스의 규칙성은 소스가 궤도에서 회전하거나 움직이고 있음을 나타낼 수도 있다.

전파 펄스가 강하게 자화된 백색 왜성 또는 중성자별에서 오는 것으로 생각할 수 있다.
이론적으로, 이 조밀한 별의 잔해가 강한 자기장을 소유하고 회전할 때 극에서 전파 방출의 좁은 원뿔이 방출돼 전파 펄스로 도달할 수 있다. 그러나 알려진 펄서 및 마그네타(Magnetare)는 일반적으로 10초 미만의 펄스 주기를 갖는다.

느린 마그네타가 발신자일까?

한 가지 가능성은 전파 펄스가 소위 초장주기 마그네타에서 나올 수 있다는 것이다.
"저속으로 회전하는 중성자별의 존재는 이미 이론적으로 예측됐다"고 헐리 워커(Hurley-Walker)는 설명한다. "그러나 아무도 그러한 물체를 직접적으로 감지할 수 있으리라고는 예상하지 못했다. 왜냐하면 그것들은 특별히 방사선 집약적인 것으로 간주되지 않았기 때문이다."
따라서 이 마그네타는 자기 에너지를 특히 효율적인 방법으로 전파 방사선으로 변환해야 할 것이다.
▲ 초장주기 마그네타가 발신자가 될 수 있지만 그런 것은 지금까지 관찰된 적이 없다. © ICRAR

유감스럽게도 신비한 라디오 소스는 이제 잠잠해졌다. 2018년 2월의 두 번째 활성 단계 이후로 라디오 펄스가 감지되지 않았다. 천문학자 팀은 이제 물체가 다시 활성화되는지 확인하기 위해 그 물체를 면밀히 모니터링하고 있다. "그렇게 되면 남반구에 있는 여러 망원경이 즉시 목표물을 겨냥할 준비가 되어 있다"고 Hurley-Walker는 말했다.
그녀는 이러한 유형의 가능한 다른 무선 소스에 대해 MWA(Murchison Widefield Array)의 아카이브 데이터를 검색할 것이다.

천문학자는 "이러한 발견이 더 많다면 그것이 일회성 사건인지 아니면 전체 인구를 대표하는 최초의 사건인지를 알려줄 수 있다"고 설명했다.
(Nature, 2022; doi: 10.1038/s41586-021-04272-x)
출처: International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR;국제전파천문연구소)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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