최종편집2024-04-27 11:59 (토)

[미디어파인 칼럼 = 이상원 기자] 중성자별 충돌이 두 종류의 우주 신호를 발출했을 수 있다. 중력파는 시공간의 파동과 빠른 라디오 폭발로 알려진 짧은 에너지 펄스이다. 2019년 4월 25일, 중력파 관측소 LIGO의 세 감지기 중 하나가 우주 충돌로부터의 신호를 포착했다. 대략 2.5시간 후, 빠른 라디오 폭발 감지기가 같은 하늘 지역에서 신호를 포착했다고 연구자들이 보고했다.

더 많은 관측으로 이 발견이 강화된다면, 신비로운 빠른 라디오 폭발이 여러 기원을 가지고 있고 중성자별 합병이 그중 하나라는 이론이 강화될 수 있다. 과학자들은 이 두 신호가 같은 사건에서 왔다는 것을 99.5% 확신하고 있더라고 말했다.

하지만 LIGO의 다른 두 감지기는 신호를 포착하지 못해 그 위치를 정확히 삼각측량 하는 것은 불가능하다. 10년 동안 이론화되어 온 것에 대한 확실한 관찰은 아니지만, 이것은 해당 이론에 대한 첫 번째 증거다.

2007년 이후 천문학자들은 600개 이상의 빠른 라디오 폭발(FRB)을 발견했다. 그 빈도에도 불구하고 원인은 여전히 미스터리다. 하나의 주요 후보는 대형 별이 폭발한 후 남게 될 수 있는 매우 강하게 자화된 중성자별인 마그네타르다. 그러나 일부 FRB는 반복되는 것처럼 보이며 다른 일부는 일회성 사건처럼 보이기 때문에 생성하는 방법이 여러 가지라는 것을 나타낸다.

과학자들은 두 중성자별 사이의 충돌이 단일 FRB를 일으킬 수 있는지, 충돌의 잔해가 블랙홀을 생성하기 전에 궁금해했다. 이러한 충돌은 중력 파도를 방출해야 한다. 과학자들은 신호 중 어느 것이 일치하는지 확인하기 위해 LIGO와 캐나다 수소 강도 대응 실험(CHIME), 브리티시 컬럼비아에 있는 빠른 라디오 폭발 감지기의 보관된 데이터를 검색했다.

LIGO 감지기에서만 중력파가 포착되었지만, 팀은 신호들이 관련되어 있다는 다른 징후를 발견했다. FRB와 중력파는 지구에서 약 3억 7천만 광년 떨어진 동일한 거리에서 왔다. 중력파는 그 관측 주기에 LIGO가 포착한 유일한 중성자별 합병에서 왔으며, FRB는 특히 밝았다. 중성자별 합병의 다른 후폭으로 위성 데이터에 따르면 동시에 감마선 폭발도 있었을 수 있다.

불확실에도 불구하고 이 발견은 흥미로운 함의를 가지고 있다. 그리고 그중 하나는 두 중성자별이 블랙홀로 즉시 붕괴하지 않고 하나의 초대질량 중성자별로 합병될 수 있는 가능성이다. 중성자별과 블랙홀 사이에 모호한 경계선이 있다는 것이다.

관측된 가장 대형의 중성자별은 태양 질량의 약 2.35배이지만, 이론가들은 붕괴하지 않고 태양 질량의 대략 세 배까지 커질 수 있다고 생각한다. 이런 현상이 특히 더 많은 관측으로 확인된다면 중성자 물질이 어떻게 작동하는지에 대해 무언가를 알려줄 것이다. 다음 LIGO 실행은 5월에 시작될 것으로 예상된다.

[이상원 칼럼니스트] 
고려대 산업경영공학과(재학 중)
미디어파인 대학생칼럼니스트 겸 기자