막심해(莫心海)
【정견뉴스】
2025년 2월 5일 피스오알지(Phys.org) 보도에 따르면 천문학자들이 여러 가지 망원경을 사용해 아주 먼 곳에서 폭 20만 광년(우리 은하의 두 배)에 달하는 두 개의 잎을 가진 전파 제트를 발견했다. 이것은 지금까지 초기 우주에서 발견된 가장 큰 전파 제트다. 천문학자들은 이 제트가 초기 우주 퀘이사에서 발원한 것으로 추정하고 있다.
이 제트는 국제 저주파 배열(LOFAR) 망원경을 사용해 처음 발견되었다. 그 후 연구진은 제미니 근적외선 분광기(GNIRS)로 근적외선 관측을 하고 호비 에버리(Hobby Eberly) 망원경으로 광학(가시광선) 관측을 진행해 전파 제트와 이를 생성한 퀘이사에 대한 완전한 그림을 만들었다. 이번 발견은 우주 최초의 대규모 제트 형성의 시기와 메커니즘을 이해하는 데 아주 중요하다.
제미니 근적외선 분광기는 국립과학재단(NSF) 느와르랩(NOIRlab)에서 운영하는 국제 제미니 천문대의 북쪽 망원경에 장착되어 있다.
“초기 우주에서 강력한 전파 제트를 가진 퀘이사를 찾는 우리 연구는 최초의 제트가 언제 어떻게 형성되었고 은하 진화에 어떤 영향을 미쳤는지 이해하는 데 도움이 됩니다.”라고 느와르랩의 박사후 연구원이자 이번 결과를 천체물리학 저널 레터(Astrophysical Journal Letters)에 발표한 논문의 주요 저자인 애니크 그로드먼스(Anniek Gloudemans)의 말이다.
질량이나 물질 소모 속도 등 퀘이사의 특성을 파악하는 것은 퀘이사가 형성된 역사를 이해하는 데 매우 중요하다. 이런 변수들을 측정하기 위해 연구팀은 퀘이사가 방출하는 특정 파장의 빛, 즉 마그네슘(MgII) 광 방출선을 찾았다.
일반적으로 이 신호는 자외선 범위에서 나타난다. 그러나 우주가 팽창함에 따라 퀘이사에서 온 빛의 파장이 길어져 지구에 도달하면 마그네슘 신호가 근적외선 파장 범위에서 관측할 수 있다. 때문에 GNIRS로 관측한 것이다.
이 퀘이사는 J1601+3102로 명명되었고 우주가 탄생한 지 12억 년이 채 되지 않을 때 즉 현재 나이의 9%에 불과한 나이에 형성되었다. 퀘이사의 질량은 태양보다 수십억 배까지 가능하지만, 이 퀘이사는 단지 태양 질량의 4억 5천만 배로 비교적 작다. 양면 제트의 밝기는 퀘이사와의 거리와 대칭을 이루지 않는데, 이는 극단적인 환경이 영향을 미쳤을 수 있음을 시사한다.
“흥미로운 것은 다른 퀘이사와 비교해 보면 거대한 전파 제트를 생성하는 퀘이사는 극단적인 블랙홀 질량을 갖지 않습니다.”라고 그로드먼스는 말했다. “이것은 초기 우주에서 그렇게 강력한 제트를 생성하는 데 반드시 비정상적으로 큰 블랙홀이나 부착 속도가 필요하지 않았음을 시사하는 것 같습니다.”
그로드먼스는 “이 천체는 매우 멀리 떨어져 있지만 지구에서도 관측할 수 있을 정도로 극단적입니다”라고 말했다.
“우리가 처음 이 천체를 관측했을 때, 우리는 남쪽 제트가 단지 근처에 있는 무관한 소스일 뿐이며 대부분 작을 거라고 생각했습니다. 하지만 LOFAR 이미지에서 크고 상세한 전파 구조를 발견했을 때 우리는 깜짝 놀랐습니다.”라고 더럼 대학교의 박사후 연구원이자 이번 논문의 공동 저자인 프릿스 스바이젠(Frits Sweijen)은 말했다.
“이렇게 아주 멀리 떨어진 광원의 특성상 상대적으로 높은 무선 주파수에서는 관측이 어렵기 때문에 LOFAR 자체의 힘과 다른 기기와의 협력이 중요하다는 것을 보여줍니다.”
과학자들은 J1601+3102처럼 밝은 전파를 내는 퀘이사가 다른 퀘이사와 어떻게 다른 지 여전히 많은 의문을 풀지 못했다. 강력한 전파 제트를 생성하는 데 어떤 환경이 필요한지, 우주에서 최초의 전파 제트가 언제 형성되었는지도 아직 명확하지 않다.
참고자료: https://phys.org/news/2025-02-astronomers-reveal-largest-radio-jet.html
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/295216