NASA의 허블 우주 망원경의 이글 아이(Eagle Eye) 덕분에 우주에서 매우 드물고 독특한 초고휘도 빛의 폭발이 더욱 독특해졌습니다. LFBOT(Luminous Fast Blue Transient)으로 알려진 이 현상은 예기치 않게 은하계에서 멀리 떨어진 곳에서 번쩍입니다. 허블만이 그 위치를 정확히 찾아낼 수 있습니다. 그 결과는 천문학자들을 더욱 혼란스럽게 만들었습니다. 첫째, 그들은 LFBOT이 무엇인지 모릅니다. 허블의 결과는 그들이 몇 가지 가능한 이론을 배제하고 훨씬 더 적은 것을 알고 있음을 보여줍니다.

LFBOT은 우주에서 가장 밝게 알려진 가시광선 현상 중 하나로, 카메라 플래시처럼 갑작스러운 폭발이 일어납니다. 2018년 처음 발견된 이후로 소수만이 발견되었습니다. 이 사건은 약 2억 광년 떨어진 곳에 위치하며 "The Cow"라는 별명을 붙였습니다. 현재 LFBOT은 1년에 한 번씩 탐지됩니다.

LFBOT가 처음 감지된 후 여러 망원경이 X선에서 전파까지 전자기 스펙트럼을 통해 이를 관찰했습니다. AT2023fhn이라는 이름과 "Finch"라는 별명을 가진 이 짧은 이벤트는 LFBOT의 숨길 수 없는 모든 특성을 보여주었습니다. 이는 강렬한 푸른 빛으로 빛나고, 빠르게 진화하며, 어두워지기까지 몇 주 또는 몇 달이 걸리는 초신성과는 달리 며칠 안에 밝기가 최고조에 달해 사라집니다.

그러나 이전에 발견된 다른 LFBOT와는 달리 허블은 핀치가 이웃한 두 은하 사이에 위치한다는 사실을 발견했습니다. 이 은하계는 약 50,000광년 떨어져 있고 더 작은 은하계는 약 15,000광년 떨어져 있습니다.

컬러 키, 스케일 바, 나침반 화살표가 있는 "AT2023fhnHSTWFC3/UVIS"라는 제목의 이미지는 부드러운 검은색 우주 배경에 세 개의 은하를 보여줍니다. 가장 큰 것은 이미지 중앙에 있는 흰색과 파란색의 나선은하이다. 두 개의 작은 은하들은 왼쪽의 흰색 패치입니다. 이미지 상단 근처에 빨간색 포인터가 있는 이상한 흰색 얼룩은 알려지지 않은 물체의 폭발로 인한 눈부신 빛이지만 어떤 은하와도 관련이 없습니다. 이미지 출처: NASA, ESA, STScI, AshleyChrimes(ESA-ESTEC/Radbroud University)

다가오는 왕립천문학회(MNRAS) 월간지에 게재될 허블 논문의 수석 저자인 애슐리 크리스마스(Ashley Christmas)는 "허블 관측은 정말 중요했습니다. 이 천체는 다른 유사한 천체에 비해 특이하다는 사실을 깨닫게 해주었습니다. 허블 데이터가 없었다면 우리는 전혀 알 수 없었을 것이기 때문입니다."라고 말했습니다. 그는 또한 유럽 우주국(European Space Agency)의 연구원이며 네덜란드 네이메헌(Nijmegen)에 있는 Radboud University에서 근무했습니다.

이러한 끔찍한 폭발은 오랫동안 핵붕괴 초신성으로 알려진 희귀한 유형의 초신성으로 여겨져 왔지만, 초신성이 되는 거대한 별은 별의 기준에 따르면 수명이 짧습니다. 따라서 거대한 원시 별은 폭발하기 전에 자신이 태어난 곳(신생 별의 인구)에서 너무 멀리 이동할 시간이 없습니다. 이전의 모든 LFBOT은 별 탄생이 진행 중인 은하계의 나선팔에서 발견되었지만 핀치는 어떤 은하계에도 없습니다.

Klems는 "LFBOT에 대해 더 많이 알수록 우리는 더 많이 놀라게 됩니다."라고 말했습니다. "우리는 이제 LFBOT이 가장 가까운 은하의 중심에서 멀리 떨어져서 발생할 수 있으며 핀치의 위치는 어떤 종류의 초신성에서나 기대하는 것과 일치하지 않는다는 것을 보여주었습니다."

이틀에 한 번씩 북쪽 하늘 전체를 스캔하는 초광각 지상 기반 카메라인 Zwicky Transient Facility는 2023년 4월 10일에 처음으로 천문학자들에게 "Finch"에 대해 경고했습니다. 발견 후 연구자들은 잠재적인 LFBOT 후보에게 빠르게 관심을 돌릴 준비가 되어 있는 사전 계획된 관측 프로그램을 시작하여 대기 상태를 유지했습니다.

칠레의 Gemini South 망원경을 사용한 분광학 측정에 따르면 핀치는 화씨 36,000도만큼 뜨겁습니다. 제미니 망원경은 또한 지구로부터의 거리를 결정하여 광도를 계산하는 데 도움이 되었습니다. NASA의 찬드라 X선 관측소와 국립 과학 재단의 지상 초거대 배열 전파 망원경을 포함한 다른 관측소의 데이터와 함께 이러한 발견은 폭발이 실제로 저주파 천체 폭발이었다는 것을 확인시켜줍니다.

한 가지 이론은 LFBOT가 중간 질량 블랙홀(태양 질량의 100~1,000배)에 의해 별이 삼켜진 결과일 수 있다는 것입니다. NASA 제임스 웹 우주망원경의 고해상도와 적외선 감도는 결국 핀처가 이웃한 두 은하 중 하나의 외부 헤일로에 있는 구상 성단 내에서 폭발했다는 사실을 발견하는 데 사용될 수 있습니다. 구상성단은 중간질량 블랙홀을 발견할 가능성이 가장 높은 곳이다.

핀치의 특이한 위치를 설명하기 위해 연구자들은 이것이 호스트 은하에서 멀리 떨어진 두 중성자 별 사이의 충돌의 결과일 가능성을 고려하고 있습니다. 이 별은 수십억 년 동안 서로 나선형으로 돌고 있습니다. 이 충돌은 일반 초신성보다 1,000배 더 강력한 폭발인 킬로노바를 생성합니다. 그러나 매우 추측적인 이론 중 하나는 중성자별 중 하나(마그네타)가 고도로 자화되면 폭발력이 훨씬 더 증폭되어 일반 초신성보다 최대 100배 더 밝아진다는 것입니다.

Krismus는 "이 발견은 답변보다 더 많은 질문을 제기합니다."라고 말했습니다. "우리는 가능한 많은 설명 중에서 올바른 설명을 찾기 위해 더 많은 작업을 해야 합니다."

천문학적 과도 현상은 언제 어디서나 발생할 수 있고 천문학적 측면에서 상대적으로 수명이 짧기 때문에 연구자들은 하늘의 넓은 영역을 지속적으로 모니터링하여 이를 감지하고 후속 관측을 위해 허블과 같은 다른 관측소에 경고하는 광역 하늘 조사에 의존해야 합니다.

연구자들은 이 현상을 더 잘 이해하려면 더 많은 샘플이 필요하다고 말합니다. 지상 기반 Vera C. Rubin Observatory와 같은 다가오는 전천 측량 망원경은 그 뒤에 있는 천체 물리학에 따라 더 많은 현상을 감지할 수 있습니다.