기본 박자는 4일 동안 활동이 많으며 12일 휴식으로 구성된다. 16.35일의 주기성으로 반복 전파폭발. 이런 주기성은 이례적.

외계에서 오는 주기적 전파폭발 의문

 

미스테리한 리듬 :

처음으로 천문학자들이 일정한 박자를 가진 우주에서 오는 전파 섬광(flash)을 발견했다.
이 새로운 전신 소스의 리듬은 이상하다. 거의 매시간 깜박이는 4일 마다 거의 한 시간 동안 섬광을 내고 12일 동안 휴지기에 들어간다 그리고 또 반복된다. 어떤 우주 현상이 그러한 박자를 가진 전파 섬광을 일으키는지 지금까지 완전히 불분명하다.

▲ 캐나다 무선 망원경 CHIME은 수수께끼 같은 주기적 전파를 따라 잡았다. © Andre Renard, 던랩 천문학과 천체 물리 연구소 / 토론토 대학교

FRB(Fast Radio Burst, 빠른 전파폭발)는 몇 밀리 초 동안 지속되지만 하루 종일 태양만큼 많은 에너지를 방출한다. 이러한 우주 전파 플래시의 대부분은 한 번만 발생하지만 “매우 드물게 반복행위자”도 있다. 즉, 전체 일련의 전파폭발을 산발적으로 방송하는 소스다.
그러나 이렇게 이상한 섬광을 만들어내는 것은 지금까지 수수께끼가 되었다.
홀로 발신하는 것뿐 아니라 일련의 플래시도 모두 은하계 외계에서 온 것은 분명하다.

최초의 일정한 전파폭발

이제 이 우주 섬광에 대한 수수께끼가 심화되고 있다.
토론토 대학(University of Toronto)의 동지 리(Dongzi Li) 주변의 천문학자들은 새로 발견 된 전파폭발(라디오 버스트)가 이상하지만 규칙적인 비트를 따른다는 것을 발견했다.
"이것은 전파폭발에서 입증된 최초이자 유일한 주기성"이라고 연구원들은 보고했다. 알려진 두 개의 "반복자"는 불규칙적인 간격으로 무선 펄스를 생성한다.

FRB 180916.J0158 + 65의 전파 소스는 2018년 CHIME(Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment)에 의해 발견됐다. 그 이후로 이 망원경과 다른 무선 망원경은 이 광원에서 28번의 깜박임을 감지했다. 유럽의 전파 망원경 네트워크는 2020년 1월 약 5억 광년 떨어진 나선 은하에서 이 전파 파열의 기원을 추적할 수 있었다.

박자는 규칙적이고 불규칙도 일정하다.

기본 박자는 4일 동안 활동이 많으며 12일 휴식으로 구성된다.
이 출처는 16.35일의 주기성을 보여준다. 연구원들은 “반복 전파 폭발”에서 그러한 주기성을 발견하는 것이 이 물체의 본질을 나타내는 중요한 지표”라고 말했다. 그러나 이상한 점은 4 일 동안 무선 펄스가 약 1.8시간마다 도착하지만 빈번도와 밀도는 뚜렷하게 변화한다.

따라서 이 새로운 전파폭발의 리듬은 동시에 규칙적이면서 불규칙해 천문학자들을 당혹스럽게한다. 활성 단계에서 16일 주기 및 무선 펄스 버스트는 이전에 가정된 개발 메커니즘과 일치하지 않기 때문이다. 이전 FRB의 분석에 따르면 고에너지 펄스는 강한 자기 환경에서 나왔으며, 아마도 블랙홀에 가까운 중성자 별 또는 자력에서 비롯될 수 있다.

소스는 무엇일까?

그러나 이 새로운 전파폭발은 그림에 맞지 않다.
“펄서의 회전은 주기성을 설명 할 수 있다. 그러나 우리 은하에서 알려진 모든 펄서는 12초 미만의 회전주기를 가지고 있다고 리(Li)와 그의 팀이 말했다. 매일 준 주기적 펄스 발현을 방출하는 몇 개의 라디오 펄스가 있지만, 이들은 전파폭발보다 최소 10억 배 적은 빛이다. 본(Bonn) 소재 막스플랑크 전파처눔학 연구소(Max Planck Institute for Radio Astronomy)의 라메쉬 카루푸사미(Ramesh Karuppusamy)는 “이용 가능한 결과를 통해 반복적인 파열이 무선 펄서의 매우 강한 신호에 기인할 가능성이 점점 높아지고 있다”고 말했다.

▲  FRB 180916.J0158 + 65의 초기은하 광학 이미지,오른쪽 위 절단면 사각형에는 별 들의 발단을 표시한다. 전파펄스의 소스가 있는 곳이다. © B. Marcote et al./ Nature 2020

그런데 이 펄스가 어떻게 생성될까?
또 다른 가능성은 FRB 180916.J0158 + 65가 이중 시스템에서 나온 것일 수 있다.
그런 다음 별 또는 블랙홀과 같은 동반자의 전파 소스 움직임은 12일 휴식을 설명 할 수 있다. 전파 소스가 동반자 뒤에 지나갈 때마다 라디오 펄스가 삼켜진다.
그러나, 단지 4일의 비교적 짧은 활성 단계는 드문 일이다.

대안으로, 동반자의 영향만이 무선 방출원을 자극한다고 생각할 수 있을 것이다.
"별의 동반자는 별풍을 통해 방출을 자극할 수 있다"고 Li와 그의 팀은 추측한다.
발현의 촉발자로서 근처의 블랙홀로 부터의 자력 또는 조력도 고려 될 수 있다.
그러나 지금까지 이러한 모든 것은 가설일뿐이다. FRB 180916. J0158 + 65는 아직 명확하게 지정되지 않았다.

미스터리로 남아

이것은 우주 전파폭발의 수수께끼가 해결되는 것과는 거리가 멀다는 것이 분명하다.
규칙적인 전파폭발 FRB 180916.J0158 + 65의 발견으로 인해 우주에 이러한 상이한 고 에너지 무선 펄스의 형태가 있다는 것을 제안한다. 이는 이러한 극단적인 전파폭발을 생성할 수있는 여러 가지 다른 프로세스 또는 객체가 있다는 것을 의미 할 수 있다.

천문학자들은 이제 이상하게 주기적으로 발생하는 전파폭발 FRB 180916.J0158 + 65의 근원을 계속 관찰하려고 한다. 그들은 다른 파장 범위의 기록이 무선 펄스의 원산지 영역에서 추가 신호를 찾을 수 있기를 바라고 있다. 또한 다른 전파폭발과 가능한 주기적 반복자를 찾고 있다.

(Nature, 2020, doi : 10.1038 / s41586-019-1866-z; arXiv 2001.10275)
참고 : arXiv, Earthview

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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