망원경으로 80억 광년 밖에서 온 기록적인 감마선 연구

천문학자들이 지구에 도달하기까지 약 80억 년을 이동한 신호를 이용해 초고에너지 감마선으로 관측된 블레이자 가운데 가장 멀리 있는 천체의 특성을 규명했다. 이번 연구 결과는 우주 빛의 역사와 초대질량 블랙홀 주변에서 일어나는 극한의 물리 현상에 관한 새로운 증거를 제시한다.

신호의 근원인 OP 313은 유난히 밝은 활동은하핵으로, 중심 블랙홀이 거대한 플라스마 제트에 동력을 공급한다. 2023년 12월 LST-1 망원경이 이 천체의 초고에너지 방출을 처음 감지한 뒤, 연구진은 라팔마섬의 LST-1 및 MAGIC 망원경 관측 자료를 다른 장비의 저에너지 측정 자료와 결합했다. 학술지 『천문학 및 천체물리학』에 발표된 분석은 우주의 역사에 걸쳐 천체들이 방출한 복사가 축적된 은하외 배경광의 밀도 범위를 좁혔다.

이 배경광은 일부 광자를 전자와 양전자 쌍으로 전환하면서 감마선 신호를 점차 약화시킨다. 이처럼 먼 거리에 걸쳐 나타나는 효과를 측정하면 과학자들은 그 사이의 우주를 채웠던 빛을 연구할 수 있다.

관측 결과는 또한 OP 313의 감마선이 플라스마 제트 안에서 거의 광속까지 가속된 고밀도의 전자 집단에 의해 생성됐음을 시사한다. 이 전자들은 저에너지 광자에 에너지를 전달해 초고에너지 영역으로 끌어올렸다. 아직 시운전 중인 LST-1이 이 먼 천체를 감지했다는 점은 차세대 감마선 관측시설의 관측 역량도 보여준다.