우주에서 발견한 1,400조 전자볼트 초강력 감마선원

중국 LHAASO(Large High Altitude Air Shower Observatory) 연구팀이 5월 17일 학술지 네이처 온라인판에 지금까지 예를 찾아볼 수 없을 만한 강력한 발광원을 은하계에서 발견했다고 보고했다. 12감가선원 중 가장 강한 건 1.5PeV로 에너지를 발하는 것으로 알려져 이제까지 관측된 가장 강한 선원인 1PeV를 훨씬 초과한다.

좀더 알기 쉽게 설명하면 거대한 하드론 충돌기가 발생하는 양성자 에너지도 불과 몇 조 전자볼트 정도다. 이번 발견은 은하계 내부에는 전자와 양성자를 극한까지 가속하는 자연 입자가속기가 존재하고 있다는 걸 보여준다고 할 수 있다.

이런 막대한 에너지 감마선이 발생하려면 먼저 자기장이 양성자와 전자 같은 하전입자를 거대한 속도까지 가속해야 한다. 이 입자는 양성자가 우주에서 다른 물질과 상호 작용하는 경우와 마찬가지로 높은 에너지 감마선을 발생시킨다.

이게 어떻게 생성됐는지는 수수께끼지만 감마선이 이런 에너지에 도달하려면 전자기장은 먼저 전입자 그러니까 양성자 또는 전자를 거대한 속도로 회전시킬 필요가 있다. 그리고 이런 입자 예를 들어 양자가 우주에 존재하는 다른 물질과 상호 작용해 높은 에너지 감마선을 생성했을 가능성이 있다.

하지만 1PeZV를 크게 웃도는 감마선 발생원을 일으키기 위해 얼마나 강력한 환경에서 만들어지는지에 대해선 과학자도 알지 못한다. 다만 관측 데이터에서 2가지 가능성을 생각할 수 있다는 것. 하나는 게성운처럼 거대한 별이 폭발한 뒤 잔해 난류, 또 다른 가능성은 거대한 별이 형성되고 있으며 그 과정에서 맹렬한 에너지가 소용돌이 치고 있다는 백조자리 눈썹성운과 같은 환경일 수 있다.

또 LHAASO는 아직 완전히 실행되지 않은 상태에서 완성은 올해 후반 예정 중이며 완성되면 더 높은 에너지 감마선원 발견을 기대하고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.