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호주 ASKAP가 관찰한 신비한 전파 써클

새로운 우주 전파 물체 수수께끼
고리 구조는 지금까지 우주에서 알려진 구조와 일치하지 않아

신비한 물체 :
천문학자들이 라디오 전파 영역에서 이전에 알려진 현상과 일치하지 않는 네 가지 물체를 새롭게 발견했다. 4개 모두 원형이며, 하나의 밝은 고리가 있고 하늘에서 약 1분 정도의 호가 걸린다. (설명; 원은 360도, 1도는 60호(분), 1호(분)는 1/3600도)
지금까지 관찰된 적이 없는 완전히 새로운 현상으로 연구원들에게는 미스터리다.

▲ 호주 ASKAP 천문대의 망원경은 네 개의 퍼즐 개체 중 세 개를 추적했다. © CSIRO

천문학자들이 전파 망원경으로 하늘에 귀를 기울이면 눈에는 보이지 않는 무수한 구조물이 드러난다. 장파 전파는 많은 높은 에너지 프로세스에서 방출되며 두꺼운 성간 구름을 통과하기도 한다. 관측된 현상의 스펙트럼은 지구 전리층에 있는 거대한 전파 튜브에서 국수 모양의 간섭 장에 이르기까지 펼쳐지고, 신비한 전파 섬광은 우리 은하의 중심에서 나오는 두 개의 거대한 전파 버블에 이르기까지 다양하다.

밝은 링이 있는 원형 전파 구조

천문학자들은 지금까지 설명할 수 없는 네 가지 구조를 발견했다.
웨스턴 시드니 대학교(Western Sydney University)의 에이 노리스(Ray Norris)와 동료들은 “이 물체는 직경이 1분 정도인 원호의 가장자리 주위에 원형의 가벼운 디스크로 나타난다”고 보고했다. 4개의 물체는 모두 약한 전파를 방출하며 은하수의 주 평면 밖에 있다. 가시광선, 적외선 또는 X선 빛과 같은 다른 파장에서는 전혀 보이지 않는다.

▲ 4개의 이상한 전파 서클 (ORC) 중 2개의 전파 촬영. © Norris et al./arXiv : 2006.14805

연구원들은 36개의 개별 망원경으로 구성된 무선 관측소 ASKAP (Australian Square Kilometer Array Pathfinder)를 이용한 하늘 조사목적으로 연구를 하던 중에 이 세 가지 수수께끼 같은 물체를 발견했다.
그들은 인도 GMRT (Giant MetreWave Radio Telescope 전파 망원경)의 데이터에서 표적 검색을 한 후 네 번째를 발견했다. 이러한 물체가 두 관측소에 모두 있다는 사실은 이 구조가 단지 기기에서 오는 아티팩트가 아니라 실제라는 것을 의미한다.

▲ 미터 범위의 파장용으로는 세계 최대 전파 망원경. 인도 Pune으로 부터 80km 북쪽지역에 있다. 30개의 안테나, 지름 45meter.

"아직 설명이 없다"

무엇에 관한 것일까?
"천체는 초신성 잔해, 행성상 성운, 별 주위의 가스 포락선 또는 우리를 향한 은하계 또는 원 반계 디스크와 같은 둥근 물체에서 비롯된다"고 천문학자들은 설명한다.

유일한 문제는 새로 발견된 물체가 이러한 잘 알려진 구조와 일치하지 않는 것이다.
모양과 무선 주파수가 맞지 않거나 주목할만한 특징이 없다.
"우리는 지금까지 원인에 대한 설명이 없고 이름을 밝히기 때문에 처음에는 이 물체들을 'Odd Radio Circles (ORD 전파 써클)' 또는 짧게 ORC로 명명하고 있다"고 연구원들은 말했다. '이상한 전파 고리'이라는 의미다.

은하와 초신성 유물 모두와 달라

설명을 찾기 위해 Norris와 그의 팀은 전파 서클을 다시 모든 가능한 모델들과 비교했다.
예를 들어, 고리 모양 또는 둥근 은하는 가시광선에서도 명확하게 인식할 수 있어야 한다. ORC 중 2개는 중심 근처에 은하가 있지만, 그 특성상 더 먼 배경 물체라는 것을 암시한다.

초신성 유물은 모양과 방사선에 확실히 들어맞을 것이다.
"기이한 전파물체는 일부 초신성 유물과 매우 유사하다"고 천문학자들은 말한다.
그러나 문제는 밀도가 너무 높다는 것이다. 만약 이 밀도가 관측된 하늘 구간에서 대표적이라면, 은하계에서 5만 초신성이 있어야 한다. 지금까지 350개만 확인되었다.

노리스와 그의 동료들은 “우리가 은하수 1천 개 초신성이 남아 있다고 가정하더라도, 검색 필드에서 이들 중 3개를 찾을 확률은 0.02%에 불과하다”고 말했다.
“따라서 우리는 초신성 유물을 설명하기가 매우 어렵다고 생각한다.”
행성 성운에도 동일하게 적용된다. 수명주기가 끝날 때 뜨겁고 매우 거대한 별인 Wolf-Rayet 별에 대한 논의도 없었다.
이 거대한 거인은 고리 모양의 무선 서명을 생성 할 수 있지만 ORC보다 훨씬 작기 때문이다.

퍼즐로 남아

Norris와 그의 팀은 “이러한 ORC가 완전히 새로운 유형의 전파물체를 대표할 가능성이 높다고 생각한다. 아마도 이 이상한 원들은 은하계 사건이나 다른 과정에서 오는 일종의 충격파일 것이다. 전파 고리는 이미 알려진 현상의 새로운 범주를 나타내지만 여전히 의문이다.
이제 천문학자들은 실제 퍼즐에 직면했다.
(Nature Astronomie, submitted, arXiv:2006.14805)

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