현재 기술로는 기원 등 정체를 해명하기 어려운 초고에너지 우주선(cosmic rays)이 국제 연구팀의 노력으로 포착됐다.
일본 교토대학교와 오사카공립대학교는 23일 이 같은 내용이 담긴 관측 보고서를 발표했다. 두 대학 공동 연구팀은 8개국 학자들이 진행하는 고에너지 우주선 관측 실험 ‘텔레스코프 어레이 프로젝트(Telescope Array project)’에 2008년부터 참가해 왔다.
우주선은 우주 공간을 아주 빠르게 비행하는 전하를 띤 양성자나 원자핵이다. 우리가 사는 지구에도 일부가 뿌려진다. 우주의 구성을 들여다볼 중요한 요소로 생각되는 우주선은 관측하기 쉽지 않아 아직 학계가 모르는 부분이 많다.
이번에 확인된 우주선은 2021년 5월 27일 처음 포착됐다. 텔레스코프 어레이 프로젝트 참가자들의 노력으로 그 입자 하나가 244엑사전자볼트(EeV, 1엑사=100경)라는 사실이 드러났다. 이는 유례가 거의 없는 수준의 초고에너지 우주선으로, 1g이면 지구를 파괴할 수준이라는 게 연구팀 입장이다.
연구팀은 이 우주선에 ‘아마테라스 입자’라는 이름을 붙였다. 연구팀 관계자는 “검출된 시간이 새벽이고 우주선의 정체를 밝히는 이정표가 되기를 기대하는 마음에서 일본 신화 속 아마테라스 오미카미의 이름을 땄다”며 “빛으로는 보이지 않는 미지의 천체나 우주를 채우는 암흑 물질의 붕괴 등 지금까지 알려지지 않았던 새로운 물리적 현상이 아마테라스 입자를 만들었다고 추측된다”고 전했다.
일반적으로 고에너지 우주선의 발생원으로는 활동 은하의 중심부에 자리한 초대질량 블랙홀 또는 초신성이 꼽혀왔다. 이번 우주선이 날아온 방향은 후보 천체가 없는 공동 영역인 관계로 발생원 특정 자체가 불가능했다.
초고에너지 우주선 중 유명한 것은 1991년 관측된 오마이갓 입자(OMG 입자)다. 미국 유타 더그웨이 프로빙 그라운드에서 학자들이 포착한 오마이갓 입자의 에너지양은 약 320EeV로 추측됐으며, 발생원은 지금껏 알려지지 않았다.
우주선 규명의 전진기지로 통하는 텔레스코프 어레이는 미국 유타 사막에 760㎢ 규모로 조성됐다. 1.2㎞ 간격으로 설치된 섬광 검출기 507대와 체렌코프 광을 포착하기 위한 반사망원경 12기로 구성된다. 입자 당 100EeV가 넘는 초고에너지 우주선을 주된 관측 대상으로 한다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
