[데일리환경=유승철 기자] NASA 찬드라 X선 관측소를 포함한 국제 연구진이 우주에서 높은음자리표를 닮은 특이한 전파구조의 형성 원인을 제시했다. 연구 대상은 지구에서 약 15억5000만광년 떨어진 은하단 VLSS J0318.9+5755다. 연구진은 이 구조가 한 번의 사건으로 만들어진 것이 아니라, 초대질량 블랙홀의 과거 분출과 이후 두 은하단의 충돌이 연이어 작용한 결과일 가능성이 높다고 분석했다. 이 전파구조는 형태가 음악 기호인 높은음자리표와 닮아 ‘Treble Clef’라는 별칭을 얻었다. 다만 모양 자체에 물리적인 의미가 있는 것은 아니다. 연구진은 사람이 무작위 패턴에서 익숙한 형상을 떠올리는 ‘파레이돌리아’ 현상에 가까운 시각적 유사성이라고 설명했다. 실제 과학적 핵심은 특이한 모양이 아니라, 오래전에 약해진 전파 플라스마가 은하단 충돌 과정에서 다시 밝아졌다는 점이다.이번 연구에는 찬드라와 eROSITA X선 관측, 유럽 저주파전파간섭계 LOFAR, 영국 적외선망원경 UKIRT 자료가 함께 사용됐다. 찬드라와 eROSITA는 높은음자리표 구조 주변에 수천만도에 이르는 고온 가스가 넓게 퍼져 있음을 확인했다. X선 분포를 분석한 결과 해당 은하단은 하나의 안정된 계가 아니라 두 은하단이 충돌한 뒤 서로 멀어지고 있는 병합계로 해석됐다.연구진이 제시한 형성 과정은 두 단계다. 먼저 은하단 중심의 초대질량 블랙홀이 과거 강한 분출을 일으켜 빛에 가까운 속도로 이동하는 하전입자와 자기장을 주변 공간으로 밀어냈다. 이 과정에서 강한 전파복사가 만들어졌지만 시간이 흐르며 입자 에너지가 낮아지면서 전파 신호도 약해졌다.이후 두 은하단이 직접 충돌하면서 상황이 달라졌다. 충돌로 발생한 압축과 난류, 충격파가 오래된 전파 플라스마를 다시 압축하거나 재가속해 전파 밝기를 되살린 것으로 연구진은 보고 있다. 이런 방식으로 과거의 전파 플라스마가 다시 빛나는 천체를 ‘라디오 피닉스’라고 부른다.찬드라 자료에서는 은하단 충돌 방향도 추적됐다. 연구진은 고온 가스의 대칭적인 타원형 성분을 제거한 잔차 영상을 분석했고, 은하단 중심의 좌우에서 X선 방출이 상대적으로 강하고 중앙은 약한 구조를 확인했다. 이를 토대로 두 은하단의 직접 충돌이 관측 화면상 좌우 방향으로 일어났고, 충돌 시점은 수억년 전이었을 가능성이 크다고 해석했다.이 천체를 분석하기 어려웠던 이유는 위치에도 있다. VLSS J0318.9+5755는 지구에서 볼 때 은하수 원반 바로 뒤쪽에 가깝게 자리한다. 우리 은하의 별과 가스, 먼지가 시야를 가려 광학관측만으로는 구조를 파악하기 어렵다. 연구진은 X선과 저주파 전파, 적외선처럼 서로 다른 파장을 결합해 이 장애물을 우회했다.찬드라 관측팀에 따르면 이 구조는 하늘에서 약 14.5분각에 걸쳐 있으며 실제 규모는 약 600만광년에 이른다. 찬드라는 올해 4월 네 차례에 걸쳐 총 13시간34분 동안 이 은하단을 관측했다. 연구 결과는 안드레아 보테온 이탈리아 국립천체물리연구소 연구원이 이끄는 국제 연구팀의 논문으로 정리됐으며, Astronomy & Astrophysics에 게재가 승인됐다.이번 연구는 은하단 충돌이 단순히 은하들의 위치만 바꾸는 사건이 아니라, 과거 블랙홀 활동이 남긴 입자와 자기장을 다시 활성화할 수 있다는 점을 보여준다. 앞으로 더 높은 해상도의 저주파 전파 관측이 이어지면 오래된 전파 플라스마가 충격파와 난류에 의해 어떻게 재가속되는지, 은하단 병합이 우주 거대구조의 비열적 에너지 분포를 어떻게 바꾸는지 더 정밀하게 확인할 수 있을 전망이다.