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고속전파폭발(FRB) 24개 1.26GHz 관측… 지속 전파원(PRS)은 드물다

arXiv astro-ph.HE (고에너지)
From below of high radio telescope under sky with glowing stars in dark night

Igor Mashkov / Pexels·Pexels

업그레이드된 거대미터파 전파망원경(uGMRT)으로 고속전파폭발(FRB) 24개를 1.26GHz에서 초(arcsecond) 단위 각분해능으로 관측하고 기존 문헌 자료와 합쳐, 지속 광도 측정값 또는 상한값을 가진 75개 천체 표본을 구축했다. 카탈로그는 10^29 erg s^-1 Hz^-1 광도 한계까지 완전하며, 6개 FRB 영역에서 조밀한 전파 방출을 검출했다(2개는 기존에 알려진 지속 전파원(PRS), 4개는 새로운 후보). 10^29 erg s^-1 Hz^-1보다 밝은 PRS는 드물었고, 확인된 PRS만 고려하면 발생률은 0.06(+0.09/-0.03), 후보까지 포함하면 0.14(+0.22/-0.08)였다. 보수적 가정에서는 반복형과 일회성 FRB 사이에 PRS 연관성 차이가 나타나지 않았으나(반복형 0.14, 일회성 ≤0.12), 모든 후보를 확정으로 간주하면 반복형 0.27, 일회성 0.03으로 PRS가 반복형 FRB와 더 잘 연관된다는 한계적(90% 신뢰수준) 증거가 나왔다.

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천문·천체물리

빠른전파폭발(FRB) 산란으로 우주 거대구조 속 차가운 가스 탐사 제안

arXiv에 공개된 연구는 우주 시트·필라멘트와 헤일로의 은하주변매질(CGM)에서 냉각·분열로 생성되는 약 10⁴K의 작고 차가운 구름덩어리가 빠른전파폭발(FRB) 전파의 산란(scintillation) 패턴에 남기는 흔적을 통해 우주 거대구조의 소규모 구조를 탐사할 수 있다고 제안한다. 연구진은 이런 구조를 가로지를 확률이 낮고 주로 높은 적색편이에 국한되지만, FRB 발생률이 높아 드문 시선 방향에서는 검출이 가능할 수 있다고 본다. 특히 우주 거대구조의 플라스마 스크린이 우리은하 성간물질에 의한 산란을 억제하는 현상을 유망한 탐침으로 제시했는데, 필라멘트는 적색편이 z≳2, 시트는 z≳3의 광원에 대해, CGM의 차갑고 난류적인 구름덩어리는 z≳0.5 수준의 낮은 적색편이 광원으로도 탐사가 가능하며 부피 점유율 f_v≳10⁻⁵ 같은 매우 낮은 값까지 제약할 수 있다고 밝혔다.

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ESA (European Space Agency) Director-General Dr. Josef Aschbacher, left, NASA Associate Administrator for the Science Mission Directorate Thomas Zurbuchen, and NASA James Webb Space Telescope Program
천문·천체물리

제임스웹, 중력렌즈로 일그러진 은하들 포착… 우주 나이 8억 년 은하까지

제임스웹 우주망원경(JWST)이 은하단 MACS J0454.1-0300을 촬영한 이달의 사진을 공개했다. 이 은하단은 우주 나이가 약 80억 년이었을 때의 모습으로 관측되며, 강력한 중력으로 배경 은하의 빛을 휘게 하는 중력렌즈 현상을 일으켜 먼 은하들이 늘어지고 여러 개로 겹쳐 보인다. 렌즈 영역에서는 빅뱅 후 20억 년 시점의 은하 무리와 빅뱅 후 8억 년 시점의 은하 하나가 확인됐으며, 은하 무리는 병합을 겪으며 폭발적인 별 형성을 보이고 있다. 천문학자들은 지름 5광년 정도로 작은 밝은 '매듭' 영역들도 식별했는데, 일부는 300배 이상 확대된 것으로 나타났다. 2014년 공개된 허블 우주망원경의 같은 은하단 이미지와 비교하면 웹은 더 붉은 빛에 훨씬 민감해 수백 개의 은하가 새로 드러났다.

ESA

James Webb Space Telescope (JWST) Town Hall - Panel question and answer - Bill Ochs; Dr. John Mather; Dr. Eric Smith; Thomas Zurbuchen; Center Director Chris Scolese; NASA Administrator Charlie Bolden
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제임스웹, 감마선 폭발 GRB 240825A에 동반된 먼지에 가려진 초신성 포착

적색편이 z=0.659의 감마선 폭발(GRB) 240825A는 병합형과 붕괴형(collapsar) 기원을 두고 엇갈린 신호를 보였고 지상 관측에서는 초신성이 검출되지 않았다. 연구진은 폭발 66.5일 뒤(정지계 기준 40.1일) 확보한 제임스웹 우주망원경(JWST)의 NIRSpec 관측을 2D 스펙트럼의 픽셀 단위 분해로 분석해, GRB 위치에서 SN 1998bw와 유사한 넓은 스펙트럼 특징을 가진 점광원을 찾아냈다. 이 초신성은 NIRSpec 플럭스의 약 10~15%에 불과하며 같은 시점 지상 광학 영상에서는 전체 플럭스의 약 1%만 기여했을 것으로, 시선 방향 소광은 A_V=1.37±0.08등급이었다. 모은하는 항성질량 log(M*/M⊙)=10.12±0.05, 별생성률 5.88±1.60 M⊙/yr에 금속함량 12+log(O/H)=8.87±0.04로, 붕괴형 GRB 모은하의 일반적인 값보다 높은 초태양 금속함량을 보였다. 연구진은 이 발견이 GRB 240825A의 대질량별 기원을 확립하며, JWST가 그동안 접근이 어려웠던 먼지가 많고 화학적으로 풍부한 환경의 초신성을 드러낼 수 있음을 보여준다고 밝혔다.

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A breathtaking capture of the Milky Way galaxy, showcasing the brilliance of the starry night sky.
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재이온화 시대 가장 가까운 쌍 퀘이사 후보 발견… JWST가 관측한 'Nāpowawa`enakaulua'

Aether 서베이 연구진이 JWST/NIRSpec IFU와 제미니(Gemini)의 GNIRS·GMOS 분광 관측으로 재이온화 시대(z~6.08)에서 가장 조밀한 쌍 퀘이사 후보 'Nāpowawa`enakaulua'를 발견해 처음으로 특성을 분석했다. 두 퀘이사는 투영 거리 0.98초각(z~6.08에서 약 5.56 pkpc), 속도 차 약 15 km/s로 떨어져 있으며, 블랙홀 질량은 각각 약 1.5×10⁹, 4.0×10⁸ 태양질량, 에딩턴 비는 1.23과 1.07, 계통 적색편이는 6.0781과 6.0785로 측정됐다. 연구진은 고적색편이 퀘이사 군집 측정값을 외삽한 예측치와 비교했을 때 이런 쌍이 발견될 확률이 약 2~3자릿수 초과한다고 밝히며, 이는 병합으로 촉발된 쌍 퀘이사 집단이 존재하거나 평균보다 밀도가 높은 은하 환경일 가능성을 시사한다고 설명했다.

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