한국 20대 연구원 참여..TeV급 고에너지 광자(光子), 과학계 최초 관측
2018.10.16 16:58
수정 : 2018.10.16 16:58기사원문
특히 해당 연구에 참여한 주인공이 미국 대학에서 천체물리학 박사과정을 밟고 있는 20대 젊은 대한민국 연구원이어서 우리 젊은 과학 인재의 우주과학분야 기여도에 새삼 관심이 집중되고 있다.
‘마이크로-퀘이사’(microquasar)는 은하들 속에 존재하는 특이한 쌍성계(블랙홀 등이 보통별과 쌍이 되어 서로의 주위를 도는 것)를 말하며, ‘SS 433’은 은하에서 매우 잘 알려진 마이크로-퀘이사다.
SS 433은 세차(precessing, 방향이 주기적으로 바뀌는 현상)하는 두 개의 제트를 보유하고 있다.
미국 Rochester대학 고에너지 천체물리학 박사과정 중인 노창동 연구원(28· 사진)은 1천17일 동안의 관측을 통해 SS 433의 제트가 W50(SS 433을 감싸고 있는 은하수 안에서 가장 큰 성운 중 하나)과 상호작용을 하며 생산된 최소 25 Tev에 달하는 감마선 광자를 HAWC(고고도 수중 체렌코프 관측소, 용어해설 참조)를 통해 관측했다고 밝혔다.
지난 수십 년간 라디오파(radio waves)와 엑스선(X-rays)을 통한 SS 433 제트의 관측은 성공적으로 행해져 왔지만 100 GeV(gigaelectronvolt, 기가전자볼트) 이상 높은 에너지에서의 감마선 관측은 이 연구 전까지 이뤄진 적이 없다.
HAWC로 얻은 마이크로-퀘이사 SS 433의 제트들에서 발산된 TeV(테라전자볼트)급 광자 관측은 고에너지 천체물리학계에서 이례적인 결과다.
노 연구원은 이번 관측에 일조한 6명 중 한 명으로, 논문의 교신저자(corresponding author, 책임저자) 2인 중 1명이다.
이번 연구결과는 지난 10월4일 세계에서 가장 오래되고 저명하다고 평가받는 과학저널 ‘네이처’에 “Very high energy particle acceleration powered by the jets of the microquasar SS 433”이란 제목으로 실렸다.
노 연구원은 “이 결과로 SS 433에 관한 모든 미스터리가 풀린 것은 아니며, 오히려 더욱더 궁금증을 자아내는 질문들이 파생된다”며 “한 가지 예로, 가속 방식에 대한 이해는 실험적으로나 이론적으로 완벽하지 않다”고 밝혔다.
한편 SS 433은 지구에서 약 1만5000광년 거리에 있다. 제트의 속도는 빛의 속도의 1/4 정도의 초고속으로, 방향변화는 162일의 주기를 갖는다고 한다.
여기에서 쓰인 '전자볼트'(기호 eV)란, 주로 입자물리학 또는 핵물리학에서 사용하는 에너지의 단위. 밀리-, 킬로-, 메가-, 기가 -, 테라-, 페타- , 등과 결합해 meV, keV, MeV, GeV, TeV, PeV 의 형태로 쓰인다. GeV(기가 전자볼트)는 10억 전자볼트, TeV(테라 전자볼트)는 1조 전자볼트의 에너지를 나타낸다.
또 'HAWC'(고고도 수중 체렌코프 관측소, High-Altitude Water Cherenkov Observatory)는 해발 4100m의 멕시코 고산 지대에 미국 15개 기관과 멕시코 12개 기관이 협력해 건설한 대형 관측장비를 갖춘 물리학 연구조직이다.
높이 5m, 지름 7.3m의 큰 물탱크 안에 18만 8000ℓ의 물을 채워 넣고 우주를 관측한다. 물탱크 300개나 모여 네트워크를 형성하고 있다. <사진 참조>
메릴랜드 대학 조던 굿맨 교수가 소속된 국제과학자팀이 HAWC를 통해 지구에서 1만5000광년 떨어진 마이크로-퀘이사 SS 433 관측에 성공했다.
syj@fnnews.com 서영준 기자