천문학자들, 두 번째로 멀리 있는 전파은하이자 동종 중 가장 강력한 전파은하 확인

천문학자들은 9월 23일 arXiv 프리프린트 서버에 게시된 논문에 따르면 약 125억 년 전의 빛이 도달한 전파은하를 확인했다. 이 천체 TXS 2354+015는 적색편이 4.946에 있으며, 이는 우주의 팽창이 그 빛을 얼마나 늘렸는지를 바탕으로 한 거리 척도다. 그 적색편이에서 우주의 나이는 12억 년 미만이었다. 연구팀은 INAF 토리노 천체물리관측소의 바르바라 발마베르데가 이끌었다.

이와 같은 전파은하는 물질이 은하 중심의 초대질량 블랙홀에 떨어질 때 에너지를 얻는다. 논문에 따르면 그로 인한 강착 활동은 활동은하핵에 에너지를 공급하고, 빛의 속도에 가까운 속도로 움직이는 하전 입자의 흐름인 상대론적 플라스마 제트를 분출해 많은 양의 전파를 만들어낼 수 있다. 천문학자들은 이런 천체를 전파가 밝은 활동은하핵, 즉 RLAGN이라고 부른다.

연구팀은 스바루 하이퍼 슈프림-캠 스바루 전략 프로그램(Subaru Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program) 조사의 심층 광학 영상과 150MHz의 TGSS, 3GHz의 VLASS를 포함한 전파 목록을 결합해 이 은하를 발견했다. 이들은 중간에 있는 중성수소 구름이 자외선을 흡수해 관측된 광학 스펙트럼이 급격히 끊겨 보이는 ‘드롭아웃’ 특징을 보이는 은하를 찾았다. 탐색 범위는 적색편이 4.5에서 5.3까지였으며, 이는 우주의 나이가 11억 년에서 13억 년이던 시기다.

연구자들은 두드러진 라이먼 알파 방출선과 더 희미한 두 번째 방출선을 이용해 적색편이를 확인했다. 이들은 또한 광학 신호와 전파 신호가 우연히 정렬된 것인지 점검했으며, 논문은 정확한 위치 일치, 드문 전파 밝기, 전파와 광학 방출 사이의 예상 비율이 모두 광학 대응체를 가진 진짜 전파원을 뒷받침한다고 밝혔다. 논문은 TXS 2354+015가 지금까지 발견된 전파은하 중 두 번째로 멀리 있다고 보고한다.

연구자들이 이 은하의 고유 전파 출력을 계산했을 때, 논문은 TXS 2354+015가 기존 문헌에 알려진 다른 어떤 고적색편이 전파은하보다도 강력한 것으로 나타났다고 밝힌다. 논문에 따르면 초기 우주의 가장 강력한 전파은하는 먼지가 많은 기체 거품에 가려져 있으며, 오직 전파 제트만이 빠져나와 직접 관측될 수 있다. 논문은 2024년 연구가 적색편이 3.5보다 큰 이들 천체의 최대 90%가 자외선과 광학 대역에서 숨겨져 있을 수 있으며, 이로 인해 분광학적으로 발견하고 확인하기 어렵다고 시사한다고 지적한다. 논문은 비정상적으로 가파른 스펙트럼을 식별하는 전파원 탐색의 지배적 접근법이 실제 개체군의 상당 부분을 놓치는 것으로 보인다고 덧붙인다.