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- 우주 블레이저의 제트를 정면에서 본 모습
- 블레이저의 기원은 활동적인 은하핵이다.
- 엄청난 고에너지 방사선과 입자 제트를 우주로 분출하는 초대질량 블랙홀

사우론의 눈
우주 블레이저의 제트를 정면에서 본 모습

두꺼운 피부 주름 사이에 반쯤 감긴 눈 - 혹시 영화 <반지의 제왕>에 나오는 사악한 사우론의 눈일까요? 비록 그 뒤에 비슷한 에너지와 힘이 숨어 있지만, 완전히 그렇지는 않다. 우리는 블레이저의 제트를 정면으로 보고 있다. 블레이저는 고에너지 입자의 집중된 빔을 지구로 직접 발사하는 활동적인 은하핵이다. 

▲ "사우론의 눈". 블레이저 제트의 심장을 들여다 보다. 자기장 방향이 선형 적분 컨볼루션을 통해 포함된 VLBA 선형 편광 중첩 영상. 원형 복원 빔은 왼쪽 하단 모서리에 반치폭(FWHM) 0.8 밀리초 단위로 표시되어 있다. (출처:Looking into the jet cone of the neutrino-associated very high-energy blazar PKS 1424+240 / Astronimy & Astrophysics)

블레이저는 우주에서 가장 강력한 현상 중 하나다. 블레이저의 기원은 활동적인 은하핵이다. 물질을 활발하게 집어삼키고 엄청난 고에너지 방사선과 입자의 제트를 우주로 분출하는 초대질량 블랙홀이다. 이러한 퀘이사의 제트가 지구를 향하면 천문학자들은 이를 블레이저라고 부른다.

이 블레이저 중 하나는 PKS 1424+240이다. 지구에서 수십억 광년 떨어져 있지만, 고에너지 감마선과 중성미자의 가장 밝은 원천 중 하나다. 그러나 이 블레이저 천체가 어떻게 거대한 입자 제트를 가속하는지, 그리고 왜 그렇게 밝게 보이는지는 여전히 불분명했다. 따라서 본에 있는 막스 플랑크 전파천문학 연구소의 유리 코발레프가 이끄는 천문학자들은 초장기선 배열(VLBA)의 전파 망원경을 이용해 15년 동안 멀리 떨어진 거성을 반복적으로 관측해 왔다.

제트의 중심부를 정면에서 본 모습

그 결과 이 이미지가 탄생했다. 블레이저 천체 제트의 중심부를 정면에서 본 모습이다. 고해상도 이미지, 정면 모습, 그리고 전파의 편광 덕분에 천문학자들은 처음으로 제트의 구조를 상세하게 파악할 수 있었다. 코발레프는 "이미지를 재구성했을 때 정말 숨이 멎을 듯 아름다웠다"며 "거의 완벽한 고리 모양의 자기장과 우리 방향을 향하는 제트는 이전에 본 적이 없다"고 말했다.

제트가 거의 정확히 지구를 향해 정렬되어 있기 때문에, 특수 상대성 이론의 효과로 인해 고에너지 복사가 극적으로 증폭된다. 코발레프의 동료인 잭 리빙스턴은 "이 정렬은 밝기를 30배 이상 증가시킨다"며 "동시에 제트는 투사 효과로 인해 느리게 움직이는 것처럼 보이는데, 이는 고전적인 착시 현상이다"고 설명했다.

이 결과는 블레이저 PKS 1424+240을 둘러싼 여러 미스터리를 해소하고, 상대론적 제트, 고에너지 중성미자, 그리고 우주 가속기 형성에 있어 자기장의 역할 사이의 연관성을 확인한다. 참고: Astronomy & Astrophysics Letters, 2025; doi: 10.1051/0004-6361/202555400
출처: Max-Planck-Institut für Radioastronomie 막스 플랑크 전파천문학 연구소

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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