우리나라 연구진이 참여한 국제연구팀이 순수기초과학 분야에 남아있는 11대 미스터리를 풀 수 있는 실마리를 찾았다. 5년간 천체물리학 데이터를 분석해 극한에너지의 우주선(cosmic ray)이 북두칠성 근처에서 나온다는 사실을 확인했다.

김항배 한양대 자연과학대학 물리학과 교수


‘Telescope Array(TA)’라고 불리는 한·미·일·러 국제공동연구팀은 총 125명으로 이뤄져있다. 우리나라에서는 천병구·김항배 한양대 물리학과 교수, 박일흥 성균관대 물리학과 교수, 양종만 이화여대 교수, 류동수 울산과기대 교수, 권영준 연세대 교수가 5년 전부터 참여했다.

TA 공동연구팀은 2008년부터 미국 유타 사막에 250억원을 들여 서울시 크기의 부지에 500여개의 입자검출기와 3개의 대형망원경을 설치해 북반구 최대 크기의 초고에너지 우주선 관측소를 완성했다. 연구팀은 2008년 5월 11일부터 2013년 5월 4일까지 5년간 72개의 극한에너지 우주선을 관측해 이 중에서 19개가 ‘큰곰자리의 북두칠성’ 근처에서 나온다는 사실을 발견했다.

극한에너지는 인간이 만들 수 있는 에너지 한계보다 1만 배 이상으로 빅뱅 이후 수초 내에 도달하는 에너지다. 과학계에서는 이러한 엄청난 에너지가 현재까지 남아 있었는지 아니면 현재 우주에 에너지의 원천이 존재하는 지가 풀리지 않는 미스터리로 꼽힌다.

이 결과는 극한에너지 우주선의 4분의 1이 우주하늘 16분의 1에 해당하는 특정한 지점(즉위 146.6도, 적위 43.2도)에서 나왔다는 것을 의미한다. 극한에너지의 기원 자체가 확실히 규명되지 않았지만, 북두칠성 별자리에서 나오는 것만은 분명한 것으로 보인다. 이번 결과는 미국의 천체물리학저널레터에 실렸다.

TA 공동연구팀은 후속 연구를 위해 서울시 4배 큰 면적에 검출기를 확장하는 등 실험의 확대를 서둘렀다. 또 이러한 극한에너지의 활용은 50년 후에나 설계 가능할 것으로 내다봤다. 연구팀 측은 “앞으로 수년간 더 많은 데이터를 축척해 보다 정밀한 ‘핫 스팟’을 알아내고 싶다”며 “실용화에만 치중하는 현재의 학문연구 분위기 이외의 순수 학문연구에도 관심을 뒀으면 한다”고 말했다.

김명희기자 noprint@etnews.com

※단어설명

우주선:우주에서 지구로 떨어지는 모든 입자들의 총칭으로 대부분 양성자이나 즉 수소핵이나 무거운 핵 그리고 전자, 감마선 및 중성미자도 있다. 우주선은 1912년 헤스에 의해 최초로 발견됐으나, 이의 모체 및 기원, 전파과정은 100년 넘은 미스터리로 남아있다.

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