KISTI의 과학향기

1930년대 미국의 물리학자 칼 잰스키가 최초로 우주의 전파를 수신한 이후 그동안 과학자들은 수많은 전파를 포착해 왔다. 이중에는 새로운 발견을 이끈 전파원도 있지만, 여태 정체가 밝혀지지 않은 것도 있다. 우주에서 온 기묘한 전파들은 새로운 종류의 천체일까, 아니면 일부 과학자들이 기대하는 것처럼 외계인이 보낸 신호일까? 지금까지 인류가 포착한 대표적인 전파를 살펴보자.

 

 

우주에서 온 전파를 분석해 이뤄낸 업적 중 가장 잘 알려진 사례는 적어도 현재까지는 ‘펄서’의 발견일 것이다. 펄서는 1967년 8월 6일, 영국 케임브리지에 위치한 무라드 전파천문대(MRAO)에서 처음 포착됐다. 당시 케임브리지대 대학원생이었던 조슬린 벨 버넬은 전파망원경을 이용해 전파를 관측하던 중 여우 자리 방향에서 약 1.337초 간격으로 수신되는 특이한 전파를 포착했다. 자연적으로 발생하는 전파는 발생 주기가 없는 반면 인공적으로 만들어진 전파는 주기성을 갖는다. 이 때문에 버넬은 이 전파가 외계인이 의도적으로 만든 신호일 수 있다고 생각하고 ‘LGM-1(Little Green Man1)’이라는 별명을 붙여 지도교수인 앙토니 휴이시와 함께 1968년 국제학술지 ‘네이처’에 연구결과를 실었다.

1968년 말까지 비슷한 특징을 가진 전파가 포착되고 연구되면서 전파의 정체가 빠르게 자전하며 회전축 방향으로 전자기파를 뿜어내는 중성자별이라는 사실이 알려졌다. 과학자들은 이 중성자별에 ‘맥박처럼 신호를 보내는 별(Pulsating Radio Star, Pulsar)’이라는 이름을 붙였다. 휴이시 교수는 펄서를 발견한 공로로 1974년 노벨물리학상을 받았다. 당시 펄서의 전파를 처음 포착한 버넬은 수상자에서 제외돼 논란이 됐는데, 이 사건은 노벨상 역사에서 여전히 ‘실수’로 회자되고 있다. 

 

그림 3. 제리 에먼 교수가 분석하던 당시 컴퓨터 로그 종이. 그는 로그를 분석하던 중 특이한 신호를 발견하고 WOW!라고 적었는데, 이 일화로 이 신호는 ‘와우!신호’라고 불리게 되었다. (출처: 위키미디어)

 

2017년 7월 1일에는 영국 행성과학센터 소속 연구원인 안토니오 패리스가 천문 분야 학술지 ‘워싱턴과학학회저널’에 와우!신호의 정체가 당시 옆을 지나가던 두 혜성이 보낸 것이라는 내용의 연구를 실었다. 패리스는 함께 움직이는 깁스 혜성(P/2008 Y2)과 크리스텐센 혜성(266/P)의 긴 수소 가스 꼬리에서 와우!신호와 비슷한 주파수와 전파를 낸다는 사실을 밝혔다. 혜성은 계속 움직이기 때문에 같은 장소에서 신호를 다시 포착하지 못한 이유도 설명할 수 있었지만, 과학자들은 아직 와우!신호의 정체가 혜성이라고 단정하지는 않았다.

 

2007년 처음 감지된 고속전파폭발(Fast Radio Burst, FRB)이라 불리는 전파원은 최근에 정체가 밝혀졌다. 고속전파폭발은 우주 전역에서 포착되는, 강렬하지만 약 1밀리 초 동안에만 나타나는 전파다. 고속전파폭발이 단 몇 밀리 초 동안 내뿜는 에너지양은 태양이 3일 동안 만들어내는 에너지와 비슷해 발견 당시 과학계 이슈로 떠올랐다. 고속전파폭발은 2007년부터 2017년까지 약 100여 개 정도만 감지돼 정체를 밝히는 데 어려움이 있었지만, 2017년 캐나다 브리티시컬럼비아주 차임천문대에 건조된 전파망원경이 500개가 넘는 고속전파폭발 전파를 포착하면서 관련 연구가 활발히 진행되고 있다.

 

2020년 11월 5일 국제학술지 ‘네이처’에는 캐나다, 미국, 중국 등 복수의 연구팀이 2020년 4월 28일 관측된 고속전파폭발(FRB 200428)이 우리 은하에 있는 중성자별 ‘마그네타'에서 기원했다는 연구를 발표했다. 마그네타는 초신성 폭발 후 남은 잔재들이 뭉쳐 만들어진 고밀도의 중성자별로, X선과 감마선을 방출한다. 세 연구팀은 각자 다른 전파망원경으로 관찰한 결과 우리 은하에 있는 마그네타 SGR 1935+2154에서 고속전파폭발이 발생한 것을 관측했다고 밝혔다.