은하 중심의 희미한 폭발, 가려진 중성자별의 신호였다

• 극미광 X선 천체 4XMM J174610.7–290020, ‘엣지온 중성자별계’로 확인

우리은하 중심부에서 포착된 희미한 X선 폭발의 정체가 밝혀졌다. 이탈리아 브레라 천문대 연구팀은 은하 중심 궁수자리 A* 부근에서 발견된 ‘극미광 X선 천체(VFXT, Very Faint X-ray Transient)’ 4XMM J174610.7–290020이 엣지온(edge-on) 방향에서 관측된 중성자별-저질량동반성계(NS-LMXB)임을 확인했다고 밝혔다.
이 천체는 지구로부터 약 2만6700광년 떨어진 곳에서 NASA의 스위프트(Swift) 위성에 의해 2024년 처음 탐지됐으며, XMM-뉴턴과 찬드라(Chandra) 등 여러 우주망원경의 장기 추적 관측을 통해 그 물리적 성질이 드러났다.

‘희미한 폭발’의 실체, 두 번의 X선 폭발에서 드러나

연구팀은 2024년과 2025년에 각각 포착된 두 차례의 X선 폭발을 정밀 분석했다.
첫 번째 폭발은 약 50일, 두 번째는 약 5일 동안 지속됐으며, X선 밝기(2–10 keV)는 각각 약 10~120데실리언, 60~90데실리언 erg/s 수준으로 측정됐다. 이는 이 천체에서 기록된 가장 강한 폭발로, 전형적인 극미광 X선 천체의 특성과 일치한다.

스펙트럼 분석 결과, 두 폭발 모두 강한 철(Fe) 복합선을 동반했으며, 이는 중성자별 주변의 강착 원반(accretion disk)에서 발생하는 복잡한 방출 구조와 일치한다.
특히, 4XMM J174610.7–290020은 거의 엣지온, 즉 옆면 방향으로 관측되고 있어 두꺼운 강착 원반이 중심에서 나오는 복사를 부분적으로 차단하고 있는 구조로 나타났다. 이 때문에 실제로는 강력한 폭발이 일어나더라도 외부에서는 매우 희미하게 관측되는 것이다.

또한, 과거 2004년 관측 자료에서 동일한 위치에서 약한 X선 폭발(Type I burst)이 확인되며, 이 천체가 장기적으로 반복적인 활동을 해왔음을 보여준다. 이는 ‘극미광’이라는 명칭이 에너지 부족이 아닌, 관측 조건의 결과임을 지지하는 중요한 증거다.

‘보이지 않는 폭발’ 의미

이번 연구는 은하 중심부의 저휘도 X선원이 단순히 약한 천체가 아니라, 엣지온 관측과 강착 구조의 영향으로 밝기가 억제된 중성자별계일 가능성을 구체적으로 보여줬다. 이는 은하 중심에서 흔히 발견되는 희미한 X선원들의 정체를 재해석할 근거를 제공한다.

4XMM J174610.7–290020은 강착률이 낮고 엣지온 방향에서 관측되는 구조를 지닌다. 이때 방출된 복사는 강착 원반의 외곽층에서 산란과 흡수를 거치며 약화되는데, 그 결과 실제 방출 에너지보다 관측되는 X선 플럭스가 수십 배 낮게 나타난다. 연구팀은 이러한 특성이 극미광 X선 천체의 낮은 밝기를 설명한다고 분석했다. 즉, 에너지가 약한 폭발체가 아니라, 관측 각도와 물질 분포에 의해 밝기가 가려진 중성자별계라는 것이다.

이번 결과는 은하 중심의 다수 저휘도 X선원이 비슷한 구조적 특성을 공유할 가능성을 시사한다. ‘보이지 않는 폭발’로 분류된 천체 중 상당수가 실제로는 엣지온 중성자별계의 변형된 강착 상태일 수 있으며, 이는 중성자별의 질량 이동, 복사 효율, 강착 원반의 두께 등 핵심 물리 변수의 재정의를 요구한다.

손동민 기자/ hello@sciencewave.kr

참조 논문: Giovanni Stel et al, The Very Faint X-ray Transient 4XMM J174610.7-290020 at the Galactic center, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2510.02079

자료: arXiv