한국천문연구원은 이상성 박사 연구팀이 미국 초장기선간섭계(VLBA)의 관측자료 등 장기간 축적된 전파 관측자료를 활용해 우주에서 가장 밝은 천체 중 하나인 활동은하핵(AGN)의 밝기 변화 등을 통한 정확한 우주 거리 측정 가능성을 검증했다고 12일 밝혔다.
우주를 이해하는 데 가장 중요한 것은 천체까지 거리를 측정하는 것이다. 고유 밝기를 알고 있는 천체가 있다면, 지구에서 얼마만큼 희미해 보이는지 겉보기 밝기만 알아도 그 천체까지의 거리를 측정할 수 있다. 또 고유 크기를 알고 있는 천체 겉보기 각크기를 알면 그 천체까지 거리를 측정할 수 있다.
연구팀은 약 15년간의 VLBA 관측자료와 12년간의 오웬스밸리 전파망원경(OVRO) 자료를 분석해 AGN의 여러 분류 중 하나인 블레이자 'TXS 0506+056'의 거리를 정밀하게 측정했다. TXS 0506+056은 지구에서 약 30억 광년 떨어져 있으나, 강한 상대론적 밝기 증폭 효과로 먼 거리에서도 매우 밝은 전파원이며, 최초로 고에너지 중성미자가 검출된 활동은하핵이기도 하다. 이러한 특성 때문에 우주 구조와 팽창을 연구하는 데 중요한 관측 대상으로 꼽혀왔다. 연구팀은 특히 중성미자 검출 이후 전파 밝기가 급격히 증가하는 전파 폭발 현상에 주목해 밝기 변화 속도와 방출 영역의 각크기를 바탕으로 천체까지의 거리를 계산했다.
그 결과 전파 폭발은 블레이자 중심부에서 발생하며, 이 폭발이 최대 밝기에 도달하는 시점의 관측값을 이용할 때 가장 정확한 거리 측정이 가능하다는 사실을 확인했다. 이를 통해 계산된 TXS 0506+056의 거리는 약 30.7억 광년으로, 현재 우주론 표준모형(ΛCDM 모델)이 예측하는 거리와 오차 범위 내에서 일치했다.
연구팀은 또 전파 밝기 변화가 여러 폭발 신호가 섞여 나타날 수 있기 때문에, 이를 세분화해 정밀 분석하는 과정이 거리 측정의 신뢰도를 크게 높인다고 설명했다. 실제 전파 폭발 신호를 분해해 얻은 시간 척도를 활용했을 때, 우주론 표준모형과 더욱 일관된 결과를 얻을 수 있었다.
이상성 박사는 “앞으로 수행할 연구에서는 한국우주전파관측망(KVN)을 활용해 더 먼 우주에 존재하는 은하까지의 거리 측정에 도전할 것”이라며 “이는 우주론 모형을 검증할 수 있는 새로운 열쇠가 되어 우주의 끝을 밝힐 수 있을 것”이라고 말했다.
이인희 기자 leeih@etnews.com
