We just found a source for one of the most mysterious phenomena in astronomy Fast radio bursts are super-powerful, sup

신비한 우주 전파의 발원지를 포착하다

고속 전파 폭발(FRB: Fast Radio Burst)은 우주를 빠르게 통과하는 매우 짧은 초강력 신호이다. 그동안 발원지는 알려지지 않았다. 그러나 최근 마그네타(Magnetar)가 발원지로 지목되고 있다.

고속 전파 폭발은 우주 과학에서 가장 기이한 미스터리 중 하나이다. 지속시간이 5밀리초도 채 안되지만 태양이 며칠 또는 몇 주 동안 방출하는 것 보다 더 많은 에너지를 방출한다. 2001년 최초 관측되어 2007년 논문으로 발표된 이후, 과학자들은 수십 개의 FRB를 발견했다. 대부분은 일회성에 그치지만, 규칙적인 템포로 박자를 맞추는 등 반복되는 신호도 있다.

그러나 FRB가 정확히 어떻게 발생하는지 설명할 수 있는 사람은 아무도 없었다. 지금까지는 5개의 FRB만 우주 특정 지역에 국한되어 있었고, 모두 은하계 외부에서 발생하였다. 그렇게 먼 곳에서 신호가 오면, 신호의 발원지를 찾기가 굉장히 어렵다. 그동안의 이론은 대체로 우주 충돌이나 중성자별에 초점을 맞췄고, 외계인설이 제기되기도 했다.

미리 스포를 알리자면 외계인은 아니다. 네이처(Nature)에 발표된 두 개의 새로운 연구는 자기장이 매우 강한 중성자별인 마그네타가 FRB 발원지라는 것을 강력히 시사한다. 또한 FRB는 우리가 상상했던 것보다 훨씬 더 흔할 수 있다는 것을 보여준다.

맥길대 천체물리학자이자 네이처 1차 연구의 공동저자인 대니얼 미칠리(Daniele Michilli)는 “모든 FRB가 마그네타에서 온다고 단정할 수는 없을 것 같다. 하지만 마그네타가 FRB 발원지라는 주장은 상당히 그럴 듯하다”고 언급했다.

이 새로운 연구결과는 4월 28일 2개의 망원경에 탐지된 FRB에 초점을 맞추고 있다. 망원경은 바로 브리티시 컬럼비아 소재 차임(CHIME: Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment)과 스테어2(STARE2: 캘리포니아와 유타 전역에 위치한 3개의 소형 무선 안테나)이다. FRB 200428로 불리는 신호는 1밀리초 만에 태양이 30초 동안 방출하는 것 보다 더 많은 에너지를 전파로 방출했다.

CHIME이 FRB를 포착하는 것은 일상적인 일이다. 그동안 수십 개를 발견하였고, 미래에는 CHIME이 매일 FRB를 감지할지도 모른다. 그러나 STARE2가 은하계 내부의 FRB를 찾도록 특별 설계되었음에도 불구하고, 대부분의 다른 기구보다 낮은 수신 감도에서 STARE2의 성공을 예상한 사람은 거의 없었다. 작년 STARE2가 가동을 시작했을 때 연구팀은 은하계에서 실제로 신호를 탐지할 확률은 10%라고 예측했다.

바로 그때 일이 일어났다. STARE2 프로젝트의 수장을 맡고 있으며, 네이처 2차 연구의 1저자인 크리스토퍼 보체넥(Christopher Bochenek) 칼텍 천문학 전공 대학원생은 “처음 자료를 보는 순간, 온몸이 얼어붙었다. 정신차리고 앉아서 친구에게 전화를 걸고 이게 정말 진짜인지 확인하는 데 몇 분이 걸렸다”고 했다. STARE2와 CHIME이 FRB를 발견하는 사이에, FRB는 북아메리카 전역의 5개 전파 망원경에 의해 포착되었다.

이번 관측은 SGR J1935+2154라는 마그네타에서 방출된 믿을 수 없을 정도로 밝은 섬광과 동시에 일어났다. SGR J1935+2154는 은하계 중심 근처의 지구에서 3만 광년 떨어진 곳에 자리하고 있다.

태양보다 약 40배~ 50배 정도 더 큰 SGR J1935+2154는 X선과 감마선을 포함한 강렬한 전자기파를 발생시키는데, 자기장이 너무 강해서 주변의 원자를 연필 모양으로 구부린다.

마그네타는 언제나 FRB의 발원지로 추정되었지만, 천체물리학자들이 실제로 확인하기는 어려웠다. 다른 모든 신호들도 은하계 외부에서 왔기 때문이다.

연구진은 지상관측소뿐만 아니라 6개의 우주 망원경이 탐지한 X선 관측과 FRB 200428의 전파를 비교했다. X선 방출은 SGR J1935+2154를 지칭하며, 이는 기록상 어떤 마그네타 보다도 3,000배 더 밝게 빛났다.

CHIME과 STARE2 팀은 이 특정 마그네타가 밝

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