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[IT뉴스]'젊은' 활동은하핵 특이현상 포착…우주 진화 비밀 실마리

온카뱅크관리자

2026-06-08 11:47:30

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 <img alt="젊은 활동은하핵 3C 138의 전파 제트 구조를 나타낸 개념도. 배경 은하 영상은 실제 관측 영상이 아니라 이해를 돕기 위한 시각적 상상도다. 그 위에 VLA 41기가헤르츠(GHz, 주파수의 단위) 관측으로 얻은 전파 제트 등고선과 KVN 86GHz 코어 영역의 확대 영상을 제시했다. 천문연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/dongascience/20260608113737439mpwf.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="Z8TLlgEoiZ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/08/dongascience/20260608113737439mpwf.jpg" width="658">
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 젊은 활동은하핵 3C 138의 전파 제트 구조를 나타낸 개념도. 배경 은하 영상은 실제 관측 영상이 아니라 이해를 돕기 위한 시각적 상상도다. 그 위에 VLA 41기가헤르츠(GHz, 주파수의 단위) 관측으로 얻은 전파 제트 등고선과 KVN 86GHz 코어 영역의 확대 영상을 제시했다. 천문연 제공
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 한국 과학자들이 주도한 국제 공동연구팀이 막 탄생한 젊은 활동은하핵(AGN)이 수년에 걸쳐 밝아지는 특이 현상을 포착하고 그 원리를 제시했다. 우주 진화를 이해할 단서로 평가된다.
 한국천문연구원은 국제 공동연구를 통해 특이 천체인 활동은하핵 '3C 138' 밝기 증가를 관측하고 밝아진 지점을 찾아내 고에너지 전자 공급 증가와 관련 있다는 사실을 확인했다고 8일 밝혔다. 연구결과는 5일 국제학술지 '천문학 및 천체물리학'에 공개됐다.
 활동은하핵은 은하 중심부의 밝고 활동적인 영역으로 보통 중심에 태양 질량의 수백만~수십억 배 질량의 초대질량블랙홀이 있는 것으로 알려졌다. 블랙홀이 주변 물질을 끌어당기며 주위에 뜨거운 원반이 만들어지고 일부 물질은 원반의 위아래 방향으로 빠르게 분출해 '제트'를 형성한다.
 활동은하핵에서 분출되는 제트는 빛에 가까운 속도로 움직이며 여러 파장대에서 복사 에너지를 낸다. 전파 관측은 제트의 구조와 활동성을 직접 추적할 수 있어 활동은하핵 제트를 연구하는 주요 수단이다.
 이상성 천문연 별생성진화연구센터장 연구팀이 관측한 3C 138은 일반적으로 전파 밝기 변화가 크지 않은 '밀집 급경사 스펙트럼 천체(CSS)'로 분류되지만 2022년부터 전파 밝기 증가가 뚜렷하고 감마선 황동과 X선 방출이 증가하며 원인 규명이 숙제가 됐다.
 밝기 증가가 제트가 시작되는 지점에서 가까운 전파코어(radio core) 영역인지, 먼 제트 구조인지 핵심이다.
 전파 스펙트럼 연구에 따르면 3C 138의 제트 활동은 수만년 전에 시작된 것으로 추정된다. 우주 규모에서는 매우 젊은 셈이다.
 연구팀은 미국의 초대형 전파망원경 배열(VLA), 초장기선간섭계(VLBA) 관측을 통해 3C 138의 가장 서쪽에 있는 전파코어가 2022년부터 2025년 사이 약 2.6배 밝아졌다는 사실을 확인했다. 주변의 다른 작은 구조나 멀리 있는 제트는 뚜렷한 밝기 증가를 보이지 않았다. 
 이어 한국우주전파관측망(KVN)을 활용해 3C 138을 네 개의 전파 주파수 대역에서 동시에 관측했다. 전파코어는 매우 빠르게 변하는 영역이기 때문에 서로 다른 주파수를 같은 시점에 관측하는 것이 중요하다.
 관측 결과 전파코어의 스펙트럼은 일반적인 형태와 다르게 특정 주파수에서 밝기가 다시 증가하는 독특한 형태를 나타냈다. 연구팀은 '싱크로트론 자체흡수(SSA)'라는 현상으로 해석했다. 매우 조밀한 영역 안에서 낮은 주파수의 전파가 다시 흡수되면서 나타나는 현상이다.
 전파코어 내부의 자기장 세기를 추정한 결과 예상보다 약했고 대신 고에너지 전자들이 새롭게 대량 공급된 것으로 확인됐다. 3C 138의 밝기 증가가 입자 주입 또는 입자 가속이 강화된 결과일 가능성이 높다는 뜻이다. 가속된 입자들은 주변 광자를 더 높은 에너지로 끌어올릴 수 있기 때문에 함께 관측된 X선 및 감마선 활동 증가의 원인도 설명할 수 있다.
 리선 천문연 연구원은 "젊은 활동은하핵의 밝기 증가가 어디에서, 어떤 물리적 과정으로 일어나는지를 보여주는 연구"라며 "젊은 활동은하핵에서 제트 활동이 어떻게 강화되는지 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다"고 설명했다.
 이 센터장은 "이번 연구결과는 젊은 활동은하핵의 제트 진화와 고에너지 방출 기원 등 우주의 진화를 연구하는 데 활용될 수 있을 것"이라고 밝혔다.
 &lt;참고 자료&gt; - doi.org/10.1051/0004-6361/202659759
 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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