지구, 새로운 유형의 우주 물체의 공격 받을 위험

연구진은 오랫동안 존재할 것으로 예측되었지만 한 번도 관측되지 않았던 눈부신 천체인 “마이크로블레이저”(microblazar)의 가장 유력한 후보를 관측했다고 7일(현지시간) ‘라이브 사이언스’가 보도했다.

‘마이크로블레이저’ 관측은 천문학자들에게 강력한 에너지 제트를 방출하는 블랙홀을 더 자세히 관찰할 기회를 제공하고, 이러한 극단적인 천체의 행동 방식을 이해하는 데 도움을 줄 것이라고 이 매체는 전했다.

마이크로 블레이저는 ‘micro’(작은)와 ‘blazar’(블레이저)의 합성어로, 천문학에서 사용되는 용어입니다. 일반적인 'blazar'는 은하 중심의 초거대 질량 블랙홀에서 뿜어져 나오는 강력한 에너지 제트가 지구 방향을 향하고 있는 천체를 말한다 따라서 ‘microblazar’는 이와 유사한 현상이 훨씬 작은 규모인 항성 질량 블랙홀(마이크로퀘이사)에서 발생하여 제트가 지구를 직접 조준하고 있는 상태를 의미한다.

또 블레이저(Blazar)는 ‘BL Lacertae 객체’와 ‘Quasar(퀘이사)’의 합성어로, 우주에서 가장 강력한 에너지를 방출하는 천체 가운데 하나로, 은하 중심에 위치한 초거대 블랙홀이 주변 물질을 흡수하면서 방출하는 강력한 입자 및 방사선 제트가 관측자(지구)를 향해 직접 뻗어 나오는 것이 특징이라고 한다.

천문학자들은 이전에 퀘이사보다 작은 마이크로퀘이사를 발견했으며, 블레이저보다 더 작은 천체도 존재할 것이라는 이론을 오랫동안 세워왔다.

스페인, 네덜란드, 아르헨티나의 천문학자들이 주도하는 국제 연구팀이 천문학 및 천체물리학 저널에 게재 승인된 연구에서 마이크로블레이저를 설명했다.

스페인 하엔 대학교(University of Jaén)의 천문학자이자 이번 연구의 제1 저자인 조셉 마르티(Josep Martí)는 “이번이 우리가 진지하게 고려할 만한 후보를 처음으로 발견한 것”이라고 말했다.

천체 식별 번호인 IRAS 18293-0941이라고 불리는 이 천체는 우리 은하에 있으며, 지구에서 약 12,000광년 떨어져 있고 먼지 장막에 가려져 있다고 한다. 이 천체는 블랙홀이 11일 주기로 뜨겁고 거대한 별 주위를 공전하는 쌍성계이다. 별에서 나온 물질이 블랙홀로 떨어지고, 이 물질 중 일부는 서로 반대 방향으로 향하는 두 개의 제트를 통해 주변 환경으로 방출된다. 그중 하나의 제트가 지구를 향해 뻗어 있다.

참고로 IRAS 18293-0941은 적외선 천문 위성(Infrared Astronomical Satellite, IRAS) 카탈로그에 등재된 특정 천체를 가리키는 고유 명칭이며, 이 명칭은 해당 천체의 하늘에서의 위치(좌표)를 나타낸다.

마르티는 “이러한 천체들뿐만 아니라 일반적인 마이크로퀘이사들은 관측하기가 까다롭다”면서 “항성의 진화 때문에 적절한 시기에 관측해야 한다”고 그는 덧붙였다. 그러면서 그는 “마이크로퀘이사의 진화 단계는 매우 짧기 때문에 그 단계에 있는 마이크로퀘이사를 찾기는 어렵다.”고 덧붙였다.

이론가들은 마이크로블레이저가 특정한 특징들을 가지고 있을 것이라고 예측했는데, 이러한 특징들은 마이크로블레이저를 정의하는 데 도움이 될 것이다. 이러한 특징에는 전자기 스펙트럼 전반에 걸친 강력한 방출, 밝기의 급격한 변화(변광성), 그리고 지구와 반대 방향으로 분출되는 제트가 성간 물질을 가열하는 후방의 고온 지점이 포함된다.

IRAS 18293-0941을 관측하기 위해 연구 저자들은 스페인의 칼라르 알토 천문대(Calar Alto Astronomical Observatory), 유럽 VLBI 네트워크(European VLBI Network)라고 불리는 전파 천문 망원경 네트워크, 남아프리카 공화국의 미어캣(MeerKAT) 전파 망원경 배열을 비롯한 다양한 장비와 뉴멕시코에 있는 초대형 전파망원경 배열(VLA=Very Large Array)의 기존 데이터를 활용했다.

연구진은 IRAS 18293-0941이 예상되는 마이크로블레이저의 특징을 모두 가지고 있지만, 한 가지 특징, 즉 밝기 변화가 없다는 것을 발견했다. 마이크로블레이저는 밝기 변화가 빠른데, 이는 제트 중 하나가 지구를 향하고 있어 작은 밝기 변화가 도플러 효과라는 현상에 의해 증폭되기 때문에 짧은 시간 동안 밝기가 크게 변한다는 것을 의미한다.

마르티는 IRAS 18293−0941의 밝기 변화가 급격하지 않은 이유는 주변을 둘러싼 조밀한 가스 구름 때문일 수 있으며, 이 가스 구름이 밝기의 급격한 변동을 완화시켜 줄 수 있다고 말했다.

연구진은 현재 마이크로블레이저 뒤편에 관측된 영역이 실제로 핫스팟인지 여부를 조사하고 있다고 하엔 대학교 천문학 자이자 이번 연구의 공동 저자인 페드로 루케-에스카미야(Pedro Luque-Escamilla)가 라이브 사이언스에 밝혔다.

예상되는 특징 중 하나가 빠져 있음에도 불구하고, 이 천체는 최초로 알려진 마이크로블레이저의 유력한 후보이다. 이번 연구에 참여하지 않은 유니버시티 칼리지 런던(University College London)의 이론 천체물리학자 킨와 우(Kinwah Wu)는 라이브 사이언스와의 이메일 인터뷰에서 “논문의 주장과 결과는 타당하며, 의심스러운 숨겨진 가정은 없다.”고 말했다. “이 논문에 언급된 천체는 제트와 주변 물질 사이의 상호작용 흔적을 보여주었으며, 이는 자연스럽게 입자 상호작용으로 이어진다.”고 말했다.

이번 연구에 참여하지 않은 보스턴 대학교 천체물리학 연구소의 선임 연구원인 스베틀라나 요르스타드(Svetlana Jorstad)는 라이브 사이언스와의 이메일 인터뷰에서 이번 연구가 “매우 흥미롭고 중요하며 포괄적”이라고 평가했다.

또 이번 연구에 참여하지 않은 케이프타운 대학교의 천문학자 이투멜렝 모나갱(Itumeleng Monageng)은 연구팀의 관측 결과가 “관측된 가장 높은 에너지 방출 중 일부를 생성하는, 이전에는 간과되었던 메커니즘을 제시한다”고 덧붙였다. 모나겐은 이어 “마이크로블레이저가 우주에서 가장 활발한 과정 중 일부에 에너지를 공급할 수 있다”고 말했다.