밀리초 동안 번쩍이고 사라진 전파 신호 FRB 20240304B가 우주 초기의 희미한 은하와 연결됐다. 남아프리카공화국의 MeerKAT 전파망원경이 신호를 포착한 뒤, 제임스 웹 우주망원경이 해당 위치에서 숙주 은하를 찾아냈다. 은하의 적색편이는 2.148 ± 0.001로 측정됐다. 이는 신호가 우주 나이 약 30억 년 무렵에 발생했다는 뜻으로, 이번 연구에서 숙주 은하가 확인된 가장 먼 고속 전파 폭발(FRB)이다.
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전파 신호에서 은하의 거리까지
MeerTRAP 연구팀은 2024년 3월 4일 MeerKAT로 FRB 20240304B를 검출했다.
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8 신호가 온 위치를 좁힌 덕분에 연구진은 그 자리에 있는 은하를 찾을 수 있었다. 웹 망원경의 근적외선 카메라 NIRCam은 위치에 들어맞는 은하를 포착했고, 근적외선 분광기 NIRSpec은 은하의 빛을 분석해 적색편이를 측정했다.
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분광 자료에는 산소와 질소가 내는 빛의 흔적이 담겼다. 먼 은하에서 온 빛은 우주 팽창의 영향으로 파장이 길어지는데, 연구진은 이 특징을 이용해 숙주 은하의 우주론적 적색편이를 z = 2.148 ± 0.001로 측정했다.
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22 이 거리 판단은 전파 신호가 우주 공간을 지나며 겪은 변화만으로 추정한 것이 아니라, 신호가 나온 은하를 확인하고 그 빛의 스펙트럼을 측정한 결과다.
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작은 은하가 알려주는 것
연구에서 숙주 은하는 질량이 작고 군데군데 덩어리진 형태를 띠며, 별을 활발히 만들고 있는 은하로 묘사됐다.
22 이 은하는 우주 역사의 훨씬 이른 시기에 발생한 FRB를 연구할 수 있게 해 주며, 어떤 환경에서 이런 전파 폭발이 생기는지 살펴볼 단서를 제공한다.
다만 숙주 은하를 찾았다고 해서 폭발을 일으킨 천체까지 직접 확인한 것은 아니다. 강한 자기장을 지닌 젊은 중성자별인 마그네타는 FRB의 원인 후보 가운데 하나다. 중성자별끼리 합쳐지는 사건도 관련 보도에서 가능한 설명으로 거론됐다. 이번 관측은 FRB 20240304B가 언제, 어느 은하에서 발생했는지를 밝혀냈지만, 그 자체만으로 어떤 과정이 신호를 만들었는지 입증하지는 않는다.
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먼 우주를 가로지른 신호의 경로
연구진은 이 신호가 지구에 도달하기까지 지나온 경로에도 주목했다. 시선 방향은 처녀자리 은하단과 앞쪽에 있는 은하군을 통과하며, 이를 통해 경로를 따라 놓인 물질과 자기장 구조를 살펴볼 수 있다.
22 따라서 이 FRB는 거리 기록뿐 아니라 우주 공간의 환경을 연구하는 데도 유용할 가능성이 있다. 다만 이번 결과를 은하 사이 물질 전체를 빠짐없이 그려낸 지도처럼 해석해서는 안 된다. 연구가 제시한 것은 특정 시선 방향을 통해 얻은 정보다.
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핵심 결과는 분명하다. MeerKAT가 신호를 포착했고, 웹 망원경이 희미한 숙주 은하를 찾아 분광 관측으로 적색편이를 측정했다. 그 결과 FRB 20240304B는 우주가 탄생한 지 약 30억 년 무렵에 발생한 것으로 확인됐다.
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22 은하와 신호 경로는 FRB의 기원과 우주 구조에 관한 후속 연구의 실마리를 제공하지만, 그 물음들은 측정된 거리와는 구분해 살펴볼 필요가 있다.