[뉴스스페이스=김문균 기자] 중국의 세계 최대 단일 접시형 전파망원경 FAST(500미터 구경 구면 전파망원경)가 지구로부터 약 29억 광년 떨어진 반복 고속 전파 폭발(FRB 20220529)을 2022년 6월부터 2024년 8월까지 2년 2개월 이상 지속 관측하며, 이 신호의 기원을 쌍성계로 규명하는 결정적 증거를 포착했다.

science.org, scio.gov, global.chinadaily.com, arxiv.org , scifac.hku에 따르면, 연구팀은 패러데이 회전 측정치(RM)가 17개월간 중앙값 17 rad m^{-2}, 산포 101 rad m^{-2}로 안정적이었으나, 2023년 12월 갑자기 1977 ± 84 rad m^{-2}로 100배 이상 폭증한 뒤 2주 만에 원래 수준으로 회복되는 'RM 플레어' 현상을 최초로 관측했다.

이는 고밀도 자화 플라즈마 덩어리가 시야를 스치듯 통과한 증거로, FRB 발생원이 고립된 마그네타가 아닌 태양 질량급 동반성과 쌍을 이룬 쌍성계임을 강력히 시사한다.
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FRB의 강력한 에너지와 반복성 비밀

고속 전파 폭발은 2007년 처음 발견된 이래 수천 건이 포착됐으나, 밀리초 동안 지속되며 태양이 1주일 동안 방출하는 에너지(약 10^{36} erg)를 쏟아내는 이 현상의 기원은 오랫동안 미스터리였다. FRB 20220529은 본질적으로 희미한 소스로, 대부분의 망원경으로는 탐지 불가능하나 FAST의 초고감도(수신 면적 30개 축구장 규모)와 고급 데이터 처리 기술 덕에 거의 매 1시간 관측마다 신호를 포착할 수 있었다.

논문 제1저자 예 리(Ye Li, 자금산천문대)는 "RM이 100배 이상 급증한 뒤 2주 내 급격히 하락한 것은 동반성의 코로나 질량 방출(CME)로 인한 고밀도 플라즈마 덩어리가 원인"이라고 분석했다.
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쌍성계 모델, 마그네타 플레어와 CME 상호작용

연구팀은 RM 변화 양상을 모델링한 결과, 마그네타(극강 자기장 중성자성)에서 발생한 플레어와 동반성(태양과 유사)의 CME가 상호작용하며 플라즈마를 생성, 시야를 오염시킨 것으로 결론지었다.

홍콩대 빙 장(Bing Zhang) 교수(교신저자)는 "이는 반복 FRB 일부의 기원에 대한 결정적 단서로, 모든 FRB가 마그네타에서 유래하나 쌍성계에서 반복이 빈번해지는 통합 모델을 뒷받침한다"고 강조했다. 자금산천문대 우쉐펑(Wu Xuefeng) 교수(교신저자)는 "FAST의 끈질긴 관측과 연구팀의 헌신으로 가능한 발견"이라며, FRB 20220529의 적색편이 z=0.1839(디스크 은하 소재)임을 확인했다.
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FAST 업그레이드와 미래 전망

FAST는 2020년 1월 정식 가동, 2021년 3월 국제 개방 이후 펄서·FRB·성간 매질 연구의 선두주자 역할을 해왔다. 현재 주변에 수십 개 중형 안테나를 배치하는 업그레이드 계획으로 'FAST 중심 거대 합성 개구 배열'을 구축 중이며, 이는 FRB 같은 미세 신호의 정밀 모니터링을 더욱 강화할 전망이다.

FRB 발견자 던컨 로리머(Duncan Lorimer, 웨스트버지니아대) 교수는 "놀라운 결과이자 FAST의 모니터링 역량 증명"이라 극찬하며, 캐나다 CHIME 망원경과의 연계 관측 확대를 제안했다. 이 발견은 쌍성계 비율 파악을 위한 장기 모니터링의 필요성을 강조하며, 우주 극한 환경 연구의 새 장을 열었다.