젊은 활동은하핵 밝기 급증 원인 찾았다…“고에너지 전자 공급 증가”
||2026.06.08
한국천문연구원 연구진이 주도한 국제 공동연구팀이 막 태어난 젊은 활동은하핵(AGN)에서 수년에 걸쳐 밝기가 증가하는 현상을 포착하고, 그 원인이 은하 중심부 전파코어의 고에너지 전자 공급 증가에 있다는 사실을 밝혀냈다.
천문연은 이상성 박사 연구팀이 주도한 국제 공동연구에서 젊은 활동은하핵 '3C 138'의 전파 밝기 증가가 은하 중심부 전파코어에서 발생했으며, 강한 자기장 형성보다는 고에너지 전자의 대량 유입과 관련 있다는 사실을 확인했다고 8일 밝혔다.
3C 138은 밀집 급경사 스펙트럼(CSS) 천체로 분류되는 젊은 활동은하핵이다. 전파 구조가 아직 모은하 내부에 머물 정도로 작고 젊은 단계의 천체로, 일반적으로는 전파 밝기 변화가 크지 않은 것으로 알려져 있다.
그러나 3C 138은 2022년부터 뚜렷한 전파 증광 현상을 보였다. 이후 감마선과 X선 방출 증가까지 관측되면서 밝기 증가 원인 규명이 새로운 연구 과제로 떠올랐다.
연구진은 미국 초대형 전파망원경 배열(VLA)과 초장기선간섭계(VLBA)를 활용해 관측한 결과, 2022년부터 2025년 사이 전파코어의 밝기가 약 2.6배 증가한 사실을 확인했다. 반면 주변 소규모 구조물과 먼 거리의 제트에서는 유의미한 밝기 변화가 관측되지 않았다.
이어 한국우주전파관측망(KVN)을 활용해 4개 전파 주파수 대역을 동시에 관측했다. 전파코어는 시간에 따라 빠르게 변화하기 때문에 동일 시점 다주파수 관측이 필수적이다.
관측 결과 전파코어 스펙트럼은 일반적인 CSS 천체와 달리 특정 주파수에서 밝기가 다시 증가하는 독특한 형태를 보였다. 연구진은 이를 '싱크로트론 자체흡수(SSA)' 현상으로 해석했다. 이는 매우 조밀한 영역에서 낮은 주파수 전파가 다시 흡수되면서 나타나는 현상이다.
SSA 분석을 통해 전파코어 내부 자기장 세기를 추정한 결과, 자기장은 예상보다 약한 것으로 나타났다. 대신 고에너지 전자가 새롭게 대량 공급된 정황이 확인됐다. 연구진은 이번 밝기 증가가 자기장 강화보다는 입자 주입 또는 입자 가속 과정이 강화된 결과일 가능성이 높다고 설명했다.
이렇게 가속된 입자들은 주변 광자를 더 높은 에너지로 끌어올릴 수 있어 최근 함께 관측된 X선과 감마선 활동 증가도 설명할 수 있다는 분석이다.
이상성 박사는 “CSS 천체에서도 성장한 활동은하핵과 마찬가지로 중심부 제트 활동이 X선 및 감마선 방출과 연결될 수 있음을 확인했다”며 “동시 다주파수 VLBI 관측의 중요성을 보여주는 사례로, 향후 젊은 활동은하핵의 제트 진화와 고에너지 방출 기원 연구에 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 천문학 및 천체물리학 저널에 5일 게재됐다.
이인희 기자
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