짧게 번쩍인 감마선, 약 9분간 이어진 부드러운 X선

감마선 폭발은 워낙 짧고 강렬해, 관측하면 사건이 순식간에 끝난 듯 보일 수 있습니다. 하지만 2025년 7월 4일 아인슈타인 프로브가 포착한 EP250704a, 즉 GRB 250704B는 다른 모습을 보여줬습니다. 약 0.4초 동안 감마선이 번쩍인 뒤에도 천체는 연한 X선을 약 560초간 내보냈습니다. 부드러운 X선을 관측하지 않았다면 놓쳤을 수도 있는 별도의 활동 단계입니다. 12

이 신호는 중성자별 같은 조밀한 천체의 병합 뒤에 이어지는 현상을 살펴볼 새로운 단서를 제공합니다. 다만 무엇이 X선 방출을 일으켰는지는 아직 확정되지 않았습니다. 오래 살아남아 빠르게 회전하는 마그네타가 에너지원이었을 수 있다는 해석이 있지만, 관측만으로 잔해의 정체를 확인한 것은 아닙니다. 211

0.4초의 폭발 뒤, 약 560초의 X선

GRB 250704B는 전체 지속 시간이 약 0.4초인 짧은 감마선 폭발로 분류됐습니다. 반면 아인슈타인 프로브의 광시야 X선 망원경은 0.5~4킬로전자볼트(keV) 대역에서 약 560초 동안 이어지는 연한 X선 신호를 잡았습니다. 12

이 차이는 단순히 폭발이 예상보다 오래 이어졌다는 뜻에 그치지 않습니다. 관측된 신호의 변화 양상과 스펙트럼은 강한 감마선 섬광 뒤에 표준적인 외부 충격파 잔광만 남는다는 설명과 잘 맞지 않습니다. 연구진은 연한 X선을 별도의, 오래 지속된 초기 방출 단계로 해석했습니다. 더 높은 에너지의 신호에만 초점을 맞췄다면 이 단계는 관측되지 않았을 수 있습니다. 2

여러 파장에서 드러난 더 복잡한 사건

처음 번쩍인 감마선 외의 후속 관측도 이 사건을 이해하는 데 보탬이 됐습니다. 다중 파장 분석에서는 X선 방출이 이어졌고, 가시광선과 적외선에서는 약 하루 동안 특이한 정체 구간이 나타난 뒤 급격히 어두워지는 모습이 보고됐습니다. 분석은 전파부터 감마선까지 여러 파장을 아우르며 거의 이틀간의 관측을 추적했습니다.

이 자료를 설명하는 한 모델은 밀리초 마그네타가 폭발 뒤에도 에너지를 공급했다고 봅니다. 마그네타는 자기장이 매우 강하고 빠르게 회전하는 중성자별입니다. 이 해석에서는 마그네타의 회전이 느려지며 방출되는 에너지가 X선을 만들고, 지속적인 에너지 공급을 받은 잔광이 광학·적외선 신호를 설명합니다. 이는 관측 결과에 맞춘 이론적 설명이지, 마그네타의 존재를 직접 확인한 결과는 아닙니다. 11

중성자별 병합 연구에 주는 단서

마그네타 해석이 맞다면, 병합 뒤에 남은 천체는 짧은 감마선 폭발 이후에도 한동안 활동하며 에너지를 공급한 셈입니다. 이는 조밀한 천체가 합쳐진 뒤 어떤 잔해가 남는지, 중성자별 잔해가 즉시 붕괴하지 않고 살아남을 수 있는지를 연구하는 데 의미가 있습니다. 앞으로 병합 사건을 중력파로 관측할 때, 연한 X선 신호가 전자기파 측면의 단서가 될 가능성도 있습니다. 211

중성자별 상태방정식은 초고밀도 물질이 어떻게 거동하는지, 특히 중성자별이 얼마나 큰 질량을 지탱할 수 있는지를 설명합니다. 병합 천체의 질량과 잔해의 운명을 신뢰할 만하게 파악하면, 이 극한의 물질 상태를 설명하는 여러 이론을 시험하는 데 도움이 될 수 있습니다. 하지만 EP250704a만으로 잔해의 정체를 확정하거나 상태방정식을 직접 측정한 것은 아닙니다. 이번 사건의 의의는 향후 관측에서 주목할 만한 신호를 보여줬다는 데 있습니다. 211

핵심은 ‘짧은 폭발 뒤의 긴 여운’

아인슈타인 프로브는 0.5초도 채 되지 않는 감마선 폭발 뒤에 약 9분간 연한 X선 활동이 이어질 수 있음을 보여줬습니다. 가시광선·적외선·전파를 포함한 후속 관측까지 더하면, 감마선 섬광만 볼 때보다 훨씬 길고 복잡한 사건이 드러납니다. 마그네타가 잔해의 에너지원이었다는 설명은 유력한 가능성 중 하나지만, 아직 확정된 결론은 아닙니다. 1211