중국 과학자들이 거대한 초고에너지를 가진 우주선(cosmic ray·宇宙線)이 우리은하에서 기원한다는 사실을 처음으로 확인했다고 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 보도했다.

27일 신문은 중국과학원 산하 고(高)에너지 물리연구소(IHEP)의 '고해발 우주선 관측소(LHAASO)' 연구진이 "우리은하계에서 우주선의 기원과 근원에 대한 이해를 근본적으로 바꿀 수 있는 발견인 '슈퍼 우주선 가속기'를 확인했다"며 이같이 보도했다.

연구진들은 백조 자리에서 거대한 초고에너지 감마선 버블 구조를 발견했는데 이는 10페타 전자볼트(PeV)이상의 에너지를 갖는 것으로 파악됐다.

1PeV는 테라 전자볼트(TeV)의 1천배에 달하는 엄청난 에너지를 의미한다.

우주선이란 주로 양성자로 구성된 우주 공간의 전하를 띤 입자로, 우주선의 기원은 현대 천체 물리학에서 가장 중요한 미개척 분야로 꼽혀 왔다.

과거 이론에서는 1PeV보다 낮은 에너지를 가진 우주선은 우리은하 내에서 발생되지만, 그 이상의 에너지를 갖는 광선은 우리은하 외부에서 발생하는 것으로 추정됐다.

그러나 중국의 고해발 우주선 관측소 연구진들은 2020년 백조 자리에서 1PeV 이상의 에너지를 갖는 우주선에 의해 생성된 초고 에너지 광자를 발견했으며 이번에 발표한 논문을 통해 이 광선이 어떻게 형성됐는지를 자세히 설명했다고 SCMP는 전했다.

구체적으로 연구진들은 백조자리 X라고 불리는 별자리의 별 형성 영역(별이 탄생하는 우주공간)에 있는 거품과 유사한 구조에 2.5PeV에 달하는 광자를 포함해 1PeV를 초과하는 여러 개의 광자가 포함돼 있다는 사실을 발견했다.

또 백조자리 0B2라는 거대한 성단에 표면 온도가 섭씨 3만5천도 이상인 젊은 별이 대거 존재한다는 사실도 발견했다.

연구진들은 이 별들이 슈퍼 우주선 가속기 역할을 할 수 있다고 판단하고 있다.

관영 영자지 글로벌타임스는 이번 연구결과에 대해 "10PeV 이상의 에너지를 가진 우주선의 기원이 어디인지가 인류역사상 처음으로 발견된 것"이라고 의미를 부여했다.

이 논문은 이 연구소의 차오전 교수가 교신저자로, 동료들의 평가를 중국 학술지인 '사이언스 불러틴'을 통해 발표됐다.

차오 교수는 "앞으로 더 많은 슈퍼 우주선 가속기를 탐지할 것으로 기대하고 있다"며 우주선의 기원에 대한 한 세기 동안의 수수께끼를 풀 수 있기를 희망한다고 말했다.

이탈리아 천체물리학 연구소의 천체물리학자인 엘레나 아마토 교수는 연구 결과에 대해 "은하계에서 우주선이 어떻게 방출되는지를 설명하는 데 중요한 역할을 할 것"이라고 말했다.

LHAASO는 중국 남서부 쓰촨성 다오청현의 해발고도 4천410m인 하이쯔산에 위치한 국가 핵심 과학기술 기반 시설이다.

2021년 7월 완공된 이 관측소는 축구장 200개 크기로 세계 최대의 우주선 관측기지로 알려졌다.

<연합>

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