역대 가장 밝은 우주 폭발이 그토록 특별했던 이유는 무엇일까?

지난해 10월 22일에 기록된 폭발(BOAT)만큼 우주 과학자들의 관심을 끄는 우주 폭발은 거의 없습니다. 매우 무거운 별의 붕괴와 그에 따른 블랙홀의 탄생으로 인해 발생한 이 사건은 엄청나게 밝은 감마선의 섬광에 이어 주파수 전반에 걸쳐 천천히 희미해지는 빛의 잔광으로 목격되었습니다.

거대 망원경으로 BOAT 신호를 동시에 포착한 이후, 전 세계 천체물리학자들은 감마선 폭발(GRB)의 밝기와 잔광의 이상할 정도로 느리게 사라지는 현상을 설명하기 위해 안간힘을 써왔습니다.

현재는 영국 바스 대학교 물리학과의 Hendrik Van Eerten 박사를 포함하는 국제적인 팀입니다.설명을 공식화했다: 초기 폭발(GRB 221009A로 알려짐)은 지구를 직접 향하고 있었으며 그 여파로 비정상적으로 많은 양의 별 물질을 끌어당겼습니다.

이번 연구 결과는 오늘 권위 있는 저널인 Science Advances에 게재되었습니다. 메릴랜드 대학교와 워싱턴 DC에 있는 조지 워싱턴 대학교에서 새로 박사 과정을 졸업한 브렌든 오코너(Brendan O'Connor) 박사가 이번 연구의 주요 저자입니다.

잔광에 대한 이론적 분석을 공동 주도한 Van Eerten은 다음과 같이 말했습니다. "이 퍼즐을 연구하는 다른 연구자들도 제트기가 우리를 직접 향하고 있다는 결론에 도달했습니다. 그리고 이것은 그것이 왜 그렇게 밝게 보였는지 확실히 설명하는 방법이 됩니다.

그러나 여전히 수수께끼로 남아 있는 것은 제트기의 가장자리가 전혀 보이지 않는다는 점이었습니다.

"잔광이 천천히 사라지는 것은 좁은 가스 제트의 특징이 아니며, 이를 알면 폭발 강도에 대한 추가적인 이유가 있을 것이라고 의심하게 되었고, 우리의 수학적 모델이 이를 입증했습니다. 우리의 연구는 다음과 같은 것을 분명히 보여줍니다. GRB는 일반적으로 고립된 제트가 예상되는 더 넓은 가스 유출 내에 포함된 좁은 제트를 관찰을 통해 점차적으로 드러내는 독특한 구조를 가지고 있었습니다."

그렇다면 이 GRB가 평소보다 더 넓어진 이유는 무엇입니까? 연구자들은 이론을 가지고 있습니다. Van Eerten은 다음과 같이 설명했습니다. "GRB 제트는 형성되는 붕괴하는 별을 통과해야 하며, 이 경우에 차이를 가져온 것은 별 물질과 제트 사이에서 발생하는 혼합의 양이었습니다. 가열된 가스는 잔광의 전체 방출에서 특징적인 제트 신호가 손실될 때까지 우리 시야에 계속 나타났습니다."

그는 다음과 같이 덧붙였습니다. "우리 모델은 BOAT를 이해하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 천문학자들이 제트 특성이 부족하다는 사실을 의구심으로 여겼던 이전의 밝기 기록 보유자도 이해하는 데 도움이 됩니다. 이 GRB는 다른 GRB와 마찬가지로 발생 시 우리를 향해 직접적으로 향해야 합니다. 제트기를 발사하는 자기장에 대한 향후 연구는 극단적이고 가스 흐름의 방향성을 가릴 수 있는 예외적인 종류의 사건이 존재하는 것으로 보입니다. 그리고 그들을 호스팅하는 거대한 별은 이러한 GRB가 왜 그렇게 희귀한지 밝혀내는 데 도움이 될 것입니다."

오코너는 "유난히 긴 GRB 221009A는 지금까지 기록된 GRB 중 가장 밝으며 그 잔광은 모든 파장의 모든 기록을 깨뜨린다"고 말했다. 왜냐하면 이 폭발은 매우 밝고 근처(우주적으로 말하면 24억이라는 짧은 거리에서 발생했기 때문)이다. 지구에서 광년), 우리는 이것이 블랙홀 형성부터 암흑 물질 모델 테스트에 이르기까지 이러한 폭발에 관한 가장 근본적인 질문 중 일부를 해결할 수 있는 천년에 한 번 있는 기회라고 생각합니다."

- 본 보도자료는 원래 바스대학교 웹사이트에 게재되었습니다.