우리 우주를 흐르는 대부분의 빛은 인간의 눈에 보이지 않습니다.
스펙트럼의 범위는 긴 전파부터 짧은 감마선까지이며 가시 부분은 중앙의 작은 부분만을 차지합니다. 그러나 망원경 기술 덕분에 우리는 스펙트럼의 다른 부분을 볼 수 있고 하늘의 모든 빛을 볼 수 있습니다.
NASA의 페르미 감마선 우주 망원경은 그러한 장비 중 하나입니다. 감마선은 우주에서 가장 활동적인 빛으로, 초신성 잔해, 펄서, 퀘이사, 밝은 은하와 같은 에너지원에서 생성되며, 엄청난 식욕으로 시공간을 가로질러 포효하는 빛을 생성하는 초거대 블랙홀에 의해 구동됩니다.
감마선은 대기에 의해 차단되기 때문에 지구 표면에서는 보기가 어렵습니다. 이건 좋은데 왜냐면 매우 위험할 수 있습니다그러나 이것은 우리가 그것을 연구하는데 창의적이어야 한다는 것을 의미합니다. 한 가지 해결책은 대기 때문에 감마선을 관측할 수 없다면 대기가 없는 곳으로 가보는 것입니다.
페르미는 2008년에 발사되었으며 그 이후로 우주의 감마 방사선원을 연구하기 위해 그 위치를 최대한 활용해 왔습니다. 우리는 2022년 2월부터 2023년 2월까지 1년 동안 관찰된 감마선 소스의 애니메이션을 보았습니다.
이제 NASA 과학자들은 2008년 8월부터 2022년 8월 사이에 수집된 실제 데이터의 타임라인을 정리했습니다.
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“영화에서 가장 먼저 눈길을 끄는 것 중 하나는 화면 전체에 끊임없이 등장하는 소스입니다.” 천문학자 주디 라쿠신(Judy Racusin)은 이렇게 말했습니다. NASA의 고다드 우주 비행 센터에서 시간 경과를 설명합니다. “이것이 우리 태양입니다. 태양의 겉보기 움직임은 그 주위를 도는 지구의 연간 궤도 움직임을 반영합니다.”
태양은 상대적으로 희미한 감마선을 지속적으로 방출하는 원천입니다. 과학자들은 감마선이 내부에서 방출되는 것이 아니라 항상 우주를 통해 흐르는 우주 방사선 입자의 지속적인 충격의 결과로 방출된다고 믿습니다. 태양과 충돌할 때 태양 대기와의 상호 작용으로 감마선이 생성됩니다.
그러나 때때로 태양은 엑스선과 감마선을 생성하는 거대한 플레어를 일으키며 잠시 동안 감마선 하늘에서 가장 밝은 것이 됩니다. (태양은 별이고 우리와 매우 가깝기 때문에 하늘에서 가장 밝은 경우가 많지만 시간 경과에서 볼 수 있듯이 감마선은 예외입니다.)
대부분의 감마선 소스는 페르미가 볼 수 있습니다. 그들은 발자르 은하이다. 이들은 활동적인 초대질량 블랙홀이 있는 먼 은하입니다. 블랙홀은 빛을 방출하지 않지만, 그 주위를 격렬하게 소용돌이치는 거대한 먼지와 가스 구름에 의해 공급됩니다.
이 구름은 그 자체로 매우 뜨겁고 매우 밝습니다. 그러나 페르미가 보는 감마선은 블랙홀 외부의 자기장 선을 따라 전환되는 물질 제트에서 발생하며 극도의 속도로 극에서 추방됩니다. 밝은 은하는 이러한 제트 중 하나가 우리를 직접 향하고 있는 은하이므로 다른 방향을 가리키는 은하보다 더 밝게 보입니다.
이 제트는 밝기가 깜박일 수 있는데, 이는 페르미 과학자들이 찾고 있는 것 중 하나입니다.
“은하의 밝고 지속적인 감마선 빛은 먼 은하의 중심에 있는 초대질량 블랙홀에 의해 구동되는 거의 광속에 가까운 제트기에서 나오는 강렬하고 며칠 동안 지속되는 플레어로 산재되어 있습니다.” 세스 디글(Seth Diggle)이 설명합니다. 이미지를 만든 SLAC National Accelerator Laboratory에서 제공됩니다.
“하늘 어디에서나 나타날 수 있는 이러한 극적인 폭발은 수백만 년에서 수십억 년 전에 일어났으며, 그 빛은 우리가 보고 있는 것처럼 페르미에 막 도달하고 있습니다.”
감마 방사선의 다른 원인으로는 게 성운, 초신성, 펄서와 같은 초신성 잔해가 있습니다. 초신성에서 발생한 감마선 폭발과 같이 지속 시간이 짧은 사건은 데이터 처리 방식으로 인해 시간 간격에 나타나지 않습니다.
하지만 눈에 띄지 않을 것이므로 안심하세요. 페르미가 발견한 모든 점은 포함된 풍부한 데이터를 조사하는 과학자들의 관심을 불러일으킵니다.
페르미의 수명은 5~10년으로 계획됐다. 지금까지 15.5회 이상 재생되었으며 계속해서 재생되고 있습니다. 운이 좋다면 우주에서 가장 강력한 사건과 물체의 비밀을 밝혀낼 수 있는 일이 많을 수도 있습니다.
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”