두 중성자별이 부딪힌 뒤, 우주가 9분 30초 동안 안 꺼졌다 — 마그네타의 첫 울음

0.4초. 감마선이 우주를 한 번 가로지를 만큼 짧은 시간. 그게 일반적인 "짧은 감마선 폭발"의 전부라고 여겨져 왔습니다. 그런데 2025년 7월 4일, 그 0.4초 뒤에 무언가가 9분 30초 동안 다시 한 번 우주를 향해 빛을 뿌렸습니다. 중국이 이끄는 X선 천문위성 **아인슈타인 탐사(EP, Einstein Probe)**가 이 숨겨진 두 번째 박동을 처음으로 잡아냈습니다.

0.4초 뒤에 다시 켜진 X선

감마선 신호는 2025년 7월 4일, 세 개의 위성이 동시에 받았습니다. 중국 과학원이 2024년 1월에 발사한 아인슈타인 탐사(EP), 중국-프랑스 합작 SVOM, 그리고 중국 Insight-HXMT. 이들이 함께 본 폭발은 너무 짧아서, 보통의 감마선 폭발 감시 위성이라면 여기서 로그를 끝냈을 만했습니다.

EP의 광역 X선 망원경(EP-WXT)은 그 0.4초 감마선 스파이크와 동시에, 지금까지 한 번도 본 적 없는 형태의 X선 플레어를 함께 받았습니다. 그리고 짧은 감마선이 사라진 뒤에도 EP는 신호를 놓지 않았습니다. 약 9분 30초에 걸쳐 여러 차례의 부드러운 X선(soft X-ray) 섬광이 이어졌습니다. 감마선으로는 0.4초, X선으로는 약 600초. 둘은 같은 폭발인데, 시간 길이가 거의 1,500배 달랐습니다.

마그네타가 태어나던 순간일 수 있다

빛의 파장을 분석한 결과, 이 X선은 외부로 부풀어 오른 충격파가 주변 물질과 부딪혀 만든 빛이 아니었습니다. 폭발의 중심부 엔진이 0.4초 뒤에도 계속해서 에너지를 뿜고 있었다는 뜻입니다. 가장 그럴듯한 시나리오는, 두 중성자별이 충돌한 자리에서 **블랙홀이 아닌, 빠르게 회전하는 강한 자기장 천체 — 마그네타(magnetar)**가 태어났다는 것입니다. 갓 태어난 마그네타는 회전 에너지를 계속 방출하며 X선을 오래 살릴 수 있습니다.

이 가설을 확인하기 위해 팀은 즉시 후속 관측에 들어갔습니다. EP의 후속 X선 망원경(EP-FXT)이 자동으로 위치를 잡았고, 미국 VLA(전파), 칠레 ESO VLT(광학·분광)가 합세했습니다. VLT의 X-Shooter가 잡은 흡수선에서 적색편이 z = 0.6610이 측정됐습니다. 이 빛은 약 60억 년 전, 우리 태양이 태어나기도 훨씬 전 시점에 발사된 것입니다. 또 VLT의 FORS2로 깊이 찍었지만, 장폭발(초신성)의 흔적은 보이지 않았습니다. 폭발원이 거대한 별의 붕괴가 아니라, 두 중성자별의 충돌이라는 또 하나의 단서입니다.

왜 이 9분 30초가 중요한가

2017년 LIGO가 두 중성자별 충돌(GW170817)의 중력파를 처음 잡은 이후, 천문학의 큰 흐름은 **"중력파 + 전자기파"**를 함께 보는 다중 메신저 천문학으로 옮겨왔습니다. 하지만 LIGO 같은 중력파 검출기만으로는 위치를 좁히기 어렵고, 전자기파 대응물을 찾는 게 핵심 과제였습니다.

EP250704a 이전까지, 중성자별 충돌의 "조기 X선"은 대부분 감마선 위성이 위치를 알려준 뒤 X선 망원경이 돌아보는 이차적인 관측에 의존했습니다. 그래서 폭발 직후 몇 분 동안 무슨 일이 벌어졌는지는 거의 비어 있었습니다. EP는 광시야로 24시간 X선을 살피는 위성이라 그 빈 시간대를 처음 채운 셈입니다.

연구팀은 이렇게 추정합니다. 과거에 관측된 짧은 감마선 폭발들 중 일부는 사실, EP250704a처럼 훨씬 긴 X선 단계를 숨기고 있었을 수 있다는 것입니다. 그러면 "분 단위 지속되는 빠른 X선 과도현상(fast X-ray transient)"이라는 새로운 범주가 열리고, 중력파 사건의 전자기파 대응물을 찾는 데 새로운 길이 생깁니다.

남은 의문

다만 연구팀도 단일 사례로는 단정하지 않습니다. 마그네타 가설이 가장 자연스럽지만, 갓 태어난 블랙홀이 주변 물질을 짧게 몰아치며 X선을 낸 시나리오를 완전히 배제할 수는 없다고 보고 있습니다. EP가 같은 유형의 사건을 더 많이 잡으면, 충돌 잔해가 블랙홀이 되는 비율과 마그네타로 남는 비율을 따로 세는 통계가 가능해집니다. 그리고 그 통계는 중성자별의 상태방정식, 즉 우주에서 가장 밀도가 높은 물질이 어떤 성질을 가지는지를 직접 가르는 열쇠입니다.

출처

• 1차 (논문): Science Bulletin, 2026; 71(18): 4657. DOI: 10.1016/j.scib.2026.08.021
• 1차 (대학교 보도자료): Nanjing University, School of Astronomy and Space Science (2026-09-30)
• 1차 (대학교 보도자료): HKU — Yin Yi-Han Iris (2026-09)
• 위성 소개: Einstein Probe (CAS / ESA)(2024 발사)
• 2차 (보조): ScienceDaily (2026-09-30) — A record-breaking X-ray flash may reveal the birth of a magnetar

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