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중국 톈옌(天眼) FAST는 2020년 1월 11일 국가검수를 통과하여서부터 고품질적으로 개방 운영되고 있다. 2021년에 FAST국가천문대는 중성수소스펙트럼선 행성간자기장 측정, 빠른 전파 폭발(fast radio bursts, FRB), 펄서 탐색 등 국제 천문 프런티어 영역에서 새로운 중요 과학성과를 거뒀다.

FAST 망원경은 어두운 곳의 미약한 중성수소원 탐측에 있어 최적의 장비이다. Li Di(李？) 연구팀은 독창적인 중성수소 좁은선 자기흡수(HINSA) 방법을 개발하고 FAST 망원경의 뛰어난 민감도 및 우수한 광경로(optical path) 설계에 기반해 최초로 HINSA 제만효과(Zeeman effect) 탐측을 구현함과 아울러 강도 3.8±0.3마이크로가우스의 고신뢰도 행성간자기장 측정을 달성함으로써 원자방사선 기법을 이용한 분자구름(molecular cloud) 자기장 탐측에서 0에서 1의 돌파를 이뤘다.

FAST가 탐측한 자기장의 강도는 지구 자기장의 10만분의 1밖에 안되는데 이는 항성형성 표준모델이 예측한 자기장 강도에 비해 3~4배 낮은 수준이다. FAST의 결과는 분자구름이 밀집 구름핵 단계에서 보다 앞서 자기 초임계 상태를 달성할 수 있으며 또한 표준모델보다 더 유효한 자기장 소산 메커니즘의 존재가 항성 형성을 앞당겨 발생시킬 수 있음을 시사한다. 해당 성과는 HINSA 방법을 행성간자기장 측정의 주요 시스템적 프로브로 확고히 할 전망이다. 관련 성과는 2022년 1월 6일 국제학술지 “Nature”에 표지논문으로 게재됐다.

빠른 전파 폭발(FRB)은 우주에서 가장 밝은 전파폭발 현상이다. 연구팀은 FAST를 이용한 FRB121102 빠른 전파 폭발 관측에서 약 50일 내에 1,652차의 폭발 사건을 관측하여 현재 최대의 FRB 폭발 사건 샘플을 획득했다. 이는 기존 동 영역에서 발표된 폭발 사건 총량을 초과하는 규모다. 또한 최초로 FRB 폭발률의 완전 에너지스펙트럼 및 더블 피크 구조를 제시했다. 관련 성과는 2021년 10월 14일 국제학술지 “Nature”에 게재됐다. FAST는 다중 과학목표 전천탐사에서 최소 6개의 새로운 FRB를 발견하는 등 신비로운 우주 현상 메커니즘 규명 및 천문학의 새로운 영역 촉진 면에서 독특한 기여를 하고 있다.

펄서는 대질량 항성 사망 후의 “유해”이다. 연구팀은 16파속(wave packet) L밴드 수신기를 보유한 FAST를 이용해 기존에 알려진 550개 펄서를 관측했을 뿐만 아니라 279개의 새 펄서도 발견했는데 그 중 65개는 밀리초 펄서(millisecond pulsar)이고 쌍성계 중의 펄서가 22개이다. 관련 논문은 2021년 5월 국제학술지 “Research in Astronomy and Astrophysics”에 게재됐다.

향후FAST는 FRB 기원 및 물리 메커니즘, 중성수소 우주연구, 펄서 탐색 및 물리연구, 펄서 타이밍 및 저주파 중력파 탐측 등 면에서 우주에 대한 인식을 깊이할 과학성과를 창출할 것으로 기대된다.