1년 동안의 우주 감마선 소스 변화
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2023-03-19 17:42:06
3'00" 읽기
- 3시간마다 한 번씩 전체 하늘 스캔하는 NASA의 페르미 감마선 망원경 데이터 기반
- 2008년부터 지구 궤도에 있는 NASA의 페르미 감마선 관측소
- 가시광선보다 수백만 배에서 수십억 배 높은 에너지인 20MeV(메가전자볼트)에서 300GeV(기가전자볼트)에 이르는 에너지 범위의 감마선 탐지
우리 위의 하늘은 무수한 별과 은하의 빛으로만 빛나는 것이 아니다. 우리에게 보이지 않는 우주는 또한 장파 라디오파에서 극도로 단파 감마선에 이르기까지 다양한 다른 파장의 전자기 복사에서도 빛난다. 후자는 초신성, 중성자 별 충돌 또는 블랙홀에 의한 물질의 파열 및 파괴를 포함하여 우주에서 특히 고에너지 사건 및 과정 중에 방출된다.
궤도에 있는 감마선 센티넬
이러한 고에너지 현상의 대부분은 수명이 짧고 감마선 방출은 일시적이기 때문에 천문학자들은 감마선 하늘을 지속적으로 주시하고 새로운 방사선원을 스캔하는 것이 중요하다. 우주 사건이나 다른 파장에서 관찰되는 현상의 원인에 대한 귀중한 정보를 제공할 수 있기 때문이다.
이 모니터링을 위한 주요 장비 중 하나는 2008년부터 지구 궤도에 있는 NASA의 페르미 감마선 관측소다. 위성의 주 장비인 광역망원경(LAT)은 3시간에 한 번씩 하늘 전체를 스캔해 가시광선보다 수백만 배에서 수십억 배 높은 에너지인 20MeV(메가전자볼트)에서 300GeV(기가전자볼트)에 이르는 에너지 범위의 감마선을 탐지한다.
감마선 소스의 새 카탈로그
이제 처음으로 천문학자들은 Fermi 감마선 관측소가 평생 동안 수집한 감마 광도 곡선을 공개적으로 사용할 수 있는 방식으로 처리했다. 나사의 마샬 우주비행센터(Marshall Space Flight Center)의 다니엘 코체프스키(Daniel Kocevski)는 "장시간에 걸쳐 가시광선과 감마선 광곡선을 비교를 원하는 은하계 연구 천문학자들의 요청에서 추진력이 생겼다"고 설명했다. “이제 과학계는 분석된 데이터의 전체 카탈로그를 마음대로 사용할 수 있다.”
새로운 카탈로그에는 1,525개의 가변 감마선 소스에 대한 고해상도 광곡선이 포함되어 있으며 광곡선은 3일, 7일 또는 30일의 시간 척도로 기록되고 디지털 방식으로 처리되었다. 이러한 방식으로 전체 카탈로그를 준비하려면 천체물리학자들이 설명하는 것처럼 캘리포니아 멘로 파크에 있는 SLAC 국립 가속기 연구소의 슈퍼컴퓨터 클러스터에 대해 400시간 이상의 컴퓨팅 시간이 필요했다.
애니메이션은 감마 빛으로 올해의 과정을 보여준다.
이 애니메이션은 2022년 2월부터 2023년까지 1년 동안 새로운 Fermi 카탈로그에 기록된 감마선 소스의 감마선 활동을 보여준다. 맥동하는 원은 1,500개가 넘는 광 곡선의 하위 집합을 나타내며 어떻게 진행되는지 보여준다.
이러한 소스의 광선 강도는 변경된 시간에 따라 변경되었다. 애니메이션의 각 프레임은 3일간의 관찰 데이터를 나타낸다. 이미지에서 가로로 붉은 띠는 우리 은하수를 나타내며, 이 은하의 중심에서도 지속적으로 감마선을 생성한다.
여기에 표시된 감마선 소스의 90%는 블레이저(Blazars)다. 활성 초대질량 블랙홀이 물질을 삼키는 과정에 있는 은하 중심이다. 이것은 고에너지 방사선과 입자 제트를 생성하며, 그중 일부는 지구를 직접 겨냥하므로 특히 탐지하기 쉽다. 일부 우주 감마선 소스는 거의 지속적으로 방사선을 방출하기 때문에 몇 년 전 천문학자들이 처음으로 21개의 감마선 "성좌"를 정의하도록 동기를 부여했다.
(The Astrophysical Journal, 2023; doi: 10.3847/1538-4365/acbb6a)
출처: NASA/고다드 우주 비행 센터
- 3시간마다 한 번씩 전체 하늘 스캔하는 NASA의 페르미 감마선 망원경 데이터 기반
- 2008년부터 지구 궤도에 있는 NASA의 페르미 감마선 관측소
- 가시광선보다 수백만 배에서 수십억 배 높은 에너지인 20MeV(메가전자볼트)에서 300GeV(기가전자볼트)에 이르는 에너지 범위의 감마선 탐지
1년간의 감마선 하늘
Fermi 망원경의 데이터를 기반으로 한 애니메이션은 감마선 소스의 변화를 보여준다.
어디에서나 활기찬 폭발:
이 애니메이션은 우리 하늘에 있는 1,500개 이상의 우주 감마선 소스의 상승과 하락을 보여준다. 이것은 3시간마다 한 번씩 전체 하늘을 스캔하는 NASA의 페르미 감마선 망원경에 의한 하늘 모니터링을 기반으로 한다. 여기에 표시된 감마 소스의 약 90%는 초거대 블랙홀이 별과 기타 물질을 적극적으로 소비하는 은하계 코어인 블레이저이다.
 |
| ▲ 하늘에 있는 고에너지 우주 감마선 소스. © NASA/ 마샬 우주 비행 센터, Daniel Kocevski |
우리 위의 하늘은 무수한 별과 은하의 빛으로만 빛나는 것이 아니다. 우리에게 보이지 않는 우주는 또한 장파 라디오파에서 극도로 단파 감마선에 이르기까지 다양한 다른 파장의 전자기 복사에서도 빛난다. 후자는 초신성, 중성자 별 충돌 또는 블랙홀에 의한 물질의 파열 및 파괴를 포함하여 우주에서 특히 고에너지 사건 및 과정 중에 방출된다.
궤도에 있는 감마선 센티넬
이러한 고에너지 현상의 대부분은 수명이 짧고 감마선 방출은 일시적이기 때문에 천문학자들은 감마선 하늘을 지속적으로 주시하고 새로운 방사선원을 스캔하는 것이 중요하다. 우주 사건이나 다른 파장에서 관찰되는 현상의 원인에 대한 귀중한 정보를 제공할 수 있기 때문이다.
이 모니터링을 위한 주요 장비 중 하나는 2008년부터 지구 궤도에 있는 NASA의 페르미 감마선 관측소다. 위성의 주 장비인 광역망원경(LAT)은 3시간에 한 번씩 하늘 전체를 스캔해 가시광선보다 수백만 배에서 수십억 배 높은 에너지인 20MeV(메가전자볼트)에서 300GeV(기가전자볼트)에 이르는 에너지 범위의 감마선을 탐지한다.
감마선 소스의 새 카탈로그
이제 처음으로 천문학자들은 Fermi 감마선 관측소가 평생 동안 수집한 감마 광도 곡선을 공개적으로 사용할 수 있는 방식으로 처리했다. 나사의 마샬 우주비행센터(Marshall Space Flight Center)의 다니엘 코체프스키(Daniel Kocevski)는 "장시간에 걸쳐 가시광선과 감마선 광곡선을 비교를 원하는 은하계 연구 천문학자들의 요청에서 추진력이 생겼다"고 설명했다. “이제 과학계는 분석된 데이터의 전체 카탈로그를 마음대로 사용할 수 있다.”
새로운 카탈로그에는 1,525개의 가변 감마선 소스에 대한 고해상도 광곡선이 포함되어 있으며 광곡선은 3일, 7일 또는 30일의 시간 척도로 기록되고 디지털 방식으로 처리되었다. 이러한 방식으로 전체 카탈로그를 준비하려면 천체물리학자들이 설명하는 것처럼 캘리포니아 멘로 파크에 있는 SLAC 국립 가속기 연구소의 슈퍼컴퓨터 클러스터에 대해 400시간 이상의 컴퓨팅 시간이 필요했다.
 |
| ▲ 하늘에 있는 고에너지 우주 감마선 소스. © NASA/ 마샬 우주 비행 센터, Daniel Kocevski |
애니메이션은 감마 빛으로 올해의 과정을 보여준다.
이 애니메이션은 2022년 2월부터 2023년까지 1년 동안 새로운 Fermi 카탈로그에 기록된 감마선 소스의 감마선 활동을 보여준다. 맥동하는 원은 1,500개가 넘는 광 곡선의 하위 집합을 나타내며 어떻게 진행되는지 보여준다.
이러한 소스의 광선 강도는 변경된 시간에 따라 변경되었다. 애니메이션의 각 프레임은 3일간의 관찰 데이터를 나타낸다. 이미지에서 가로로 붉은 띠는 우리 은하수를 나타내며, 이 은하의 중심에서도 지속적으로 감마선을 생성한다.
여기에 표시된 감마선 소스의 90%는 블레이저(Blazars)다. 활성 초대질량 블랙홀이 물질을 삼키는 과정에 있는 은하 중심이다. 이것은 고에너지 방사선과 입자 제트를 생성하며, 그중 일부는 지구를 직접 겨냥하므로 특히 탐지하기 쉽다. 일부 우주 감마선 소스는 거의 지속적으로 방사선을 방출하기 때문에 몇 년 전 천문학자들이 처음으로 21개의 감마선 "성좌"를 정의하도록 동기를 부여했다.
(The Astrophysical Journal, 2023; doi: 10.3847/1538-4365/acbb6a)
출처: NASA/고다드 우주 비행 센터
[더사이언스플러스=문광주 기자]
[ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]
