빅뱅 후 30억 년, 별 하나가 보낸 100억 년짜리 전보

100억 년 전, 우주가 지금 나이보다 한참 어릴 때 누군가 보낸 전파 메시지가 있었다. 100억 광년을 날아와 2024년 3월 4일, 남아프리카의 MeerKAT 전파망원경 안테나에 도착했다. 신호는 1000분의 몇 초, 밀리초짜리 섬광이었다. 짧고 강렬한, 우주에서 가장 미스터리한 펄스 — 빠른 전파 폭발(Fast Radio Burst, FRB)이다.

100억 년 전의 신호, 지금 우주에서 가장 먼 FRB

호주 시드니 대학 Manisha Caleb 교수가 이끄는 국제 연구팀이 2026년 10월 8일자 Science 저널에 발표한 논문에서, 이 신호의 정체를 밝혔다. 신호의 이름은 FRB 20240304B. 이전 기록(redshift 1.016, 약 80억 광년)을 두 배 이상 뛰어넘는, 사상 가장 멀리서 온 FRB다. JWST(제임스 웹 우주망원경)의 적외선 분광 관측으로 정확한 거리 z = 2.148, 즉 우주 나이 약 30억 년 시점 — 천문학자들이 "코스믹 눈 정오"라 부르는 별 형성 피크 시절임을 확인했다. 출발 시점은 지구가 태어나기 50억 년도 더 전이다.

호스트 은하는 의외의 "꼬마은하"

연구팀은 처음엔 거대하고 성숙한 은하를 예상했다. JWST NIRCam이 폭발 위치에서 약 0.3 초각(arcseconds) 떨어진 곳에서 28등급의 희미한 천체를 포착했고, 통계 분석은 97.5% 확률로 그 천체가 원래 은하라고 결론 내렸다. NIRSpec이 수소와 산소 방출선을 잡아 적색편이를 확정했다.

그런데 그 은하는 예상보다 질량이 약 1000분의 1에 불과한, 활발히 별을 만들고 있는 왜소은하(dwarf galaxy)였다. 별 생성률 분석 결과 별 대부분이 3000만 년이라는 짧은 기간 안에 만들어진 것으로 나타났다. Caleb 교수의 표현처럼, "우리가 기대한 크고 형성된 은하 대신, 별을 활발히 만들고 있는 작은 왜소은하"였다.

"별의 지진" 마그네타의 서명

이런 특성은 FRB의 기원에 대한 오랜 논쟁에 무게를 싣는다. FRB가 중성자별 두 개가 충돌·합체할 때 생긴다는 "장기 지연 모델"과, 강렬한 자기장을 지닌 молод치 중성자별(마그네타, magnetar)에서 나온다는 "단기 형성 모델" 사이의 대립. 이 은하의 젊고 별을 폭발적으로 만들고 있다는 특성은 단기 모델, 즉 마그네타 가설을 강하게 지지한다. Caleb 팀은 "이 FRB가 합성으로 만들어졌을 가능성은 매우 낮다"라고 밝혔다.

신호 안에 새겨진 우주의 풍경

이 신호에는 FRB 자체보다 더 흥미로운 보너스가 있었다. 전파가 지나온 길목에 있던 두 우주 구조의 각인이 그대로 남아 있었다. 약 35억 광년 거리의, 이전에 알려지지 않은 은하단 하나(redshift 0.3)와, 지구에서 약 5400만 광년 떨어진 처녀자리 은하단. 분산 측정값 2458.20 pc/cm³은 단순한 숫자가 아니라, 신호가 지나온 우주의 플라즈마 지도다.

왜 중요한가

FRB는 2007년 발견된 이래로 무려 18년째 정체불명이다. 매번 새로운 검출이 정의를 뒤집고, 매번 더 멀리서 온 신호가 우주 역사를 다시 쓰게 만든다. 이번 JWST + MeerKAT 합동 작전은, FRB 추적에 우주 기반 적외선 망원경이 필수라는 사실을 확정했다. 우주의 별 폭발 사격기를 추적하는 일에 JWST가 합류한 것이다.

100억 년을 표류해 도착한, 단 몇 밀리초짜리 한 줄의 전파. 그 안에 별의 죽음과 은하의 과거가, 그리고 지구보다 먼저 태어난 우주의 풍경이 들어 있었다.

참고 자료 (1차 출처)

• NASA Science — "Webb Measures Distance to Farthest Fast Radio Burst, Suggesting Origin": https://science.nasa.gov/missions/webb/webb-measures-distance-to-farthest-fast-radio-burst-suggesting-origin/
• NASA Webb Image Assets: https://science.nasa.gov/asset/webb/farthest-fast-radio-burst-host-galaxy-spectrum/
• Science 저널 — Caleb et al., "A fast radio burst at redshift 2, three billion years after the Big Bang" (DOI: 10.1126/science.adz2675, 2026-10-08): https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz2675