FRB 20220610A - 가장 먼 곳에서 발생한 빠른전파폭발

Credit:ESO/M. Kornmesser

 

국제연구팀이 가장 멀리 떨어진 곳에서 발생한 우주전파 폭발을 포착해냈다. 
이 폭발이 지속된 시간은 1천분의 1초가 채 되지 않는다. 
이번 발견은 '빠른 전파 폭발(fast radio burst, 이하 FRB)'로는 가장 멀리 떨어진 것이다. 
FRB가 발생한 은하를 ESO의 VLT가 포착해 냈는데 80억 광년 거리에 있는 은하였다. 
이번 FRB는 또한 가장 강력한 에너지를 가진 폭발이기도 했는데 태양이 30년 동안 방출하는 에너지와 맞먹는 수준이었다. 

 
이번에 발견된 FRB는 'FRB 20220610A'로 명명되었다. 
이 FRB는 2022년 6월 호주 ASKAP전파 망원경에 의해 포착되었으며 이전에 연구팀이 관측한 가장 먼 FRB기록을 50%나 초과하는 것이었다. 

2023년 10월 19일 사이언스지에 개재된 논문의 공동저자인 맥쿼리 대학 천문학자 스튜어트 라이더(Stuart Ryder)는  ASKAP 전파망원경 배열로 FRB가 발생한 정확한 방향을 특정할 수 있었다면서 이를 기반으로 VLT가 원천 은하를 찾아낼 수 있었고 가장 멀리 떨어진 곳에서 발생한 FRB임을 확정할 수 있었다고 말했다. 
스튜어트는 또한 이번 FRB를 방출한 은하가 충돌을 겪고 있는 작은 은하들일 것으로 추정했다. 

이번 발견은 또한 FRB가 은하 사이사이에 숨겨진 물질의 질량을 측정하는데 사용될 수 있다는 것을 확정해주었다.
즉 우주의 '무게를 측량'하는 새로운 방법이 제공된 것이다. 

현재 우주의 질량을 측정하는 방법에 대해서는 많은 논쟁이 있으며 우주의 표준모델과 부합되지 않는 측면이 있다. 

이번 논문의 공동저자인 스윈번 공과대학 교수 라이언 셰넌(Ryan Shannon)은 지금의 방법으로 우주의 물질을 모두 합하면 예측치보다 반 이상 모자라게 계산된다면서 이때 우리가 놓친 물질들은 은하 사이사이 공간에 숨어있을 것이라고 말했다. 다만 이 물질들은 너무나 뜨겁거나 너무나 넓게 퍼져 있어 일반적인 기술로는 이 물질들을 측정할 수 없다고 한다. 
 
셰넌은 FRB는 이 이온화 물질을 감지할 수 있다면서 거의 완벽한 진공상태의 우주에서도 FRB는 모든 전자를 '볼 수' 있으며 은하 사이 공간에 얼마나 많은 저장공간이 있는지를 FRB를 통해 측정할 수 있을 것이라고 말했다. 

머나먼 거리의 FRB를 찾아내는 것이 우주의 잃어버린 물질을 정확하게 측정하는데 핵심적인 재료일 수 있음은 2020년 호주의 천문학자 장-피에르 마카르(Jean-Pierre Macquart, 이하 J-P)가 보여준 바 있다. 

라이더는 'J-P'가 보여준 것은 좀더 멀리 떨어진 곳에서 발생한 FRB일수록 은하 사이 공간에 흩뿌려져 있는 가스의 존재를 밝혀준다면서 이러한 연관관계가 '마카르 관계(the Macquart relation)'로 알려져 있다고 말했다. 

비록 최근 FRB 중 일부는 이러한 관계가 들어맞지 않는 양상을 보여주지만 자신들의 측정에 따르면 마카르 관계가 적용가능한 범위는 알려진 우주의 절반 이상이라고 말했다. 

셰넌은 아직 이 엄청난 에너지를 방출하는 폭발의 정확한 원인을 알 수는 없지만 FRB가 우주에서 일반적으로 일어날 수 있는 일이며 이를 통해 은하 사이 공간의 물질을 탐지해낼 수 있고 결국 우주의 구조를 더 잘 알 수 있는 계기가 될 수 있다고 말했다. 

이번 연구 결과는 오늘날의 첨단 망원경으로 도달가능한 한계가 어디까지인지를 보여준다. 
하지만 천문학자들은 앞으로 더 오래 전에, 더 머나먼 곳에서 발생한 폭발을 감지할 수 있는 도구를 얻게 될 것이고 FRB를 발생시킨 은하와 우주의 잃어버린 물질을 측정할 수 있는 것이다. 

국제 스퀘어 킬로미터 어레이 천문대( the International Square Kilometre Array Observatory )는 현재 남아프리카와 호주에 두 개의 전파 망원경을 건설하고 있다. 
이 전파 망원경이 건설되면 현재의 관측설비로는 알 수 없었던 아주 먼 거리의 FRB를 포함해서 수 천 개의 FRB를 찾을 수 있게 될 것이다. 

또한 현재 칠레 아타카마 사막에 건설중인 39미터 ELT( Extremely Large Telescope )가 완공되면 FRB 20220610A보다 훨씬 더 멀리 떨어진 곳에서 FRB를 발생시킨 은하를 연구할 수 있게 될 것이다. 

 

출처 : 유럽남부천문대(European Southern Observatory) Press Release  2023년 10월 19일자