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태양의 30배 별의 죽음...'사상 최대로 밝은' 감마선 폭발 감지됐다

우주에서 가장 강력한 GRB 221009A 감지
24억 광년 거리서 거대별 붕괴돼 블랙홀 될 때 발생한 것 추정

  • 기자명 김윤경 기자
  • 입력 2022.10.18 11:04
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미국항공우주국(NASA)의 닐 게렐스 스위프트 천문대가 9일(현지시간) 포착한 감마선 폭발. 출처=NASA/스위프트
미국항공우주국(NASA)의 닐 게렐스 스위프트 천문대가 9일(현지시간) 포착한 감마선 폭발. 출처=NASA/SWIFT

사상 최대 규모의, 가장 밝은 감마선 폭발(Gamma Ray Burst; GRB)이 발생했다. 과학자들은 약 24억 광년 떨어진 곳에서 블랙홀이 만들어질 때 발생한 것으로 추정하고 있다. 

18일 CNN, AFP 등에 따르면, 미국항공우주국(NASA)은 과학자들이 'GRB 221009A'라 명명한 이번 감마선 폭발을 우주에서 가장 강력한 폭발이라고 분석했다고 전했다. 24억 광년 전 궁수자리에 있는 거대한 별이 초신성 폭발로 붕괴돼 블랙홀이 됐을 때 발생한 것으로 보인다. 

새로 태어난 블랙홀은 빛의 속도에 가깝게 움직일 수 있는 강력한 Z입자를 분출해 X선과 감마선의 형태로 방사선을 방출한다.

우주에는 이런 감마선들이 상당히 있다. 하지만 우리는 지구에 대기가 있고 오존층이 감마선을 흡수해주기 때문에 감마선을 느끼지 못한다. 또한 지금까지 관측됐던 감마선 폭발은 대개 우리 은하 밖에서 발생한 것이다. 우리 은하 내부에서 일어난다면 지구가 불에 탈 수도 있다는 경고가 일부 과학자들로부터 나오기도 했다. 

감마선 폭발은 작은 규모일 경우 중성자별(쌍성)의 병합 과정에서, 큰 폭발의 경우 질량이 큰 초신성(supernova) 폭발로 블랙홀이 될 때 생성되는 걸로 알려져 있다.  

제미니 사우스 망원경이 포착한 감마선 폭발. 푸른색 별 위의 작은 빛이 GRB 221009A. 출처=NSF's NOIRLab/International Gemini Observatory
제미니 사우스 망원경이 포착한 감마선 폭발. 푸른색 별 위의 작은 빛이 GRB 221009A. 출처=NSF's NOIRLab/International Gemini Observatory

이번 감마선 폭발은 지난 9일(현지시간) 아침 NASA가 운용하는 '페르미 감마선 우주 망원경', 닐 게렐스 스위프트(Neil Gehrels Swift) 천문대, NASA의 윈드 우주선(GGS WIND) 등이 처음 발견했다. 폭발의 근원은 먼 것처럼 보이지만 천문학적으로는 지구에 비교적 가깝기 때문에 밝고 오랫동안 지속될 수 있었고 페르미 망원경은 이번 폭발을 10시간 이상 감지했다.

폭발은 궁수자리의 방향에서 시작됐고, 우주가 계속 팽창하고 있기 때문에 현재 폭발이 시작된 지점의 거리보다는 짧은 19억년 동안 지구에 날아와 도달한 것으로 추정된다. 

메릴랜드대학과 조지 워싱턴대학 박사과정 학생인 브렌던 오코너는 성명을 통해 "유난히 긴 GRB 221009A는 지금까지 기록된 것 중 가장 밝은 감마선 폭발이며, 그 여파가 모든 파장의 모든 기록을 깨뜨리고 있다. 광자의 양, 우리에게 도달하는 광자의 에너지 모두에서 기록을 깨는 것"이라고 밝혔다. 일반적으로 감마선 폭발은 수 초 안에 태양이 전체 수명 동안 생산하는 것과 같은 양의 에너지를 방출하는 것으로 알려져 있다. 

이번 감마선 폭발은 18테라 전자볼트(TeV)의 에너지를 운반하는 광자를 방출했다. 그리고 지구 전리층의 장파 무선 통신에 영향을 주었다.

오코너는 "태양의 30배 이상 되는 질량이 큰 별이 죽음을 맞이하면서 폭발이 발생한 것으로 추정된다"고 밝혔다. 

또 "이 폭발은 매우 밝을 뿐 아니라 멀지 않은 곳에서 발생했기 때문에 우리는 이것이 블랙홀의 형성에서부터 암흑 물질 모델 실험에 이르기까지 감마선 폭발과 관련된 가장 근본적인 질문들 중 일부를 다뤄볼 수 있는 100년에나 한 번 있는 기회"라고 강조했다. 

오코너는 감마선 폭발의 여파를 관측하기 위해 미국과학재단(NSF) 국립광학적외선천문학연구소(NOIRLab)가 운영하고 있는 칠레의 제미니 사우스 망원경을 사용하는 팀을 이끌었다. 

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