미 항공우주국 나사(NASA)가 새로 만든 시뮬레이터인 PIC(Particle in Cell)를 통해 자전하는 중성자별, 펄서(Pulsar)가 주위에 만들어내는 복잡하면서도 높은 에너지 환경을 재현하는 데 성공했다.
1967년 처음 발견된 펄서라는 천체는 거대한 별 초신성이 폭발하고 남은 별의 핵이다. 맨해튼보다 좁은 구형으로 압축되어 초당 수천 번씩 자전하면서 강렬한 자기장 전파, 감마선 등을 발생시킨다. 너무 빠르게 회전하기 때문에 입자 표면에서 튀어 나가 우주 공간으로 흩어진다.
나사가 공개한 영상은 지구에서 770광년 떨어진 곳에 위치한 펄서에서 어떤 일이 일어나고 있는지 보여주고 있다. 펄서 자체는 마치 우주에 떠있는 거대한 입자가속기와 같다고 할 수 있다. 천문학자들은 50년 넘게 펄서를 연구해왔지만 여전히 이에 대해 완전하게 설명하지 못한다. 하지만 이번 시뮬레이션을 통해 전자와 자기장이 어떻게 상호 간섭하는지 지금까지는 생각하지 않았던 걸 시각적으로 알 수 있게 됐다고 할 수 있다.
펄서가 고속 회전을 하면 전자는 바깥쪽으로 날아가고 양전자는 저위도에서 방출된다. 입자는 펄서 회전에 따라 궤적을 만들고 광속에 도달하면 빛의 고리가 생기는데 이 고리는 원통형으로 성장한다. 에너지 대부분은 원통을 향해 넓게 확산되는데 때론 핵을 향해 다시 산란하는 것도 더러 나타난다. 방향 뿐 아니라 속도도 다양할 뿐 아니라 원통을 지나 멀리 흩어져가는 것도 있다. 이들 중 0.1%에 불과한 가장 높은 에너지를 내는 양전자는 페르미 감마선 우주 망원경으로 발견한 감마선과 유사한 걸 방사한다. 또 자기장과 만나 높은 출력을 발생시킨다고 한다.
시뮬레이션에 이용한 건 나사 산하 고다드우주비행센터 내에 위치한 슈퍼컴퓨터 2대를 이용한 것이라고 한다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.