기본 콘텐츠로 건너뛰기

우주 이야기 826 - 마이크로퀘이사를 관측한 High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory (HAWC)



(The High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory (HAWC) is a detector designed to look at gamma-ray emission coming from astronomical objects such as supernova remnants, quasars and rotating dense stars called pulsars. Located roughly 13,500 feet above sea level near the Sierra Negra volcano in Mexico, the detector is composed of more than 300 tanks of water, each about 24 feet in diameter. When particles strike the water, they produce a shock wave of blue light called Cherenkov radiation. Special cameras in the tanks detect this light, allowing scientists to determine the origin of incoming gamma rays. Credit: Jordan Goodman/University of Maryland)​
 멕시코 고산 지대에 해발 4,100m의 높은 산 위에 300개가 넘는 거대한 물탱크가 설치되어 있습니다. ​High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory (HAWC)라고 불리는 이 장치는 메릴랜드 대학을 포함한 미국 내 15개 기관과 멕시코 12개 기관이 힘을 합쳐 건설한 대형 천체물리학 관측 장비로 외형은 그렇게 생기지 않았지만, 일종의 감마선 망원경이라고 할 수 있습니다.
 높이 5m, 지름 7.3m의 물탱크 안에는 188,000리터의 물이 담겨 있으며 그 바닥에 4개의 광증폭 튜브 (photomultiplier tube)가 있어 체레코프 방사 (Cherenkov radiation)라고 알려진 고에너지 입자가 물에서 일으키는 충격파를 감지합니다. 이 장치가 감지하고자 하는 것은 우주에서 날아오는 100GeV에서 50TeV의 고에너지 감마선입니다.
 이런 고에너지 우주선은 대기 상부에서 대기 입자와 충돌해 양전자와 전자 등 여러 입자를 만들면서 사라지게 됩니다. 따라서 지상에서는 이를 관측하기 힘들지만, 그 결과로 생기는 다른 입자의 형성을 감지해 감마선의 존재를 알아낼 수 있습니다. 300개가 넘는 거대한 물탱크 어레이는 입자의 존재와 방향을 알아내는 데 상용됩니다.

(동영상 ) 
 메릴랜드 대학의 조던 굿맨 교수(Jordan Goodman, a Distinguished University Professor at the University of Maryland)​가 이끄는 국제 천문학자팀은 HAWC를 이용해서 지구에서 15000광년 떨어진 마이크로퀘이사 (microquasar)인 SS 433을 관측했습니다. 마이크로퀘이사는 퀘이사와 비슷하게 감마선을 비롯해서 고에너지 영역에서 강력한 에너지를 내놓는 천체로 우리 은하와 그 너머에 존재하는 천체입니다. 그 정체는 주변에서 많은 물질을 흡수하는 펄서나 블랙홀 등으로 생각되고 있으나 그 정확한 정체에 대해서는 아직 모르는 부분이 많습니다. 


 이번 관측에서는 SS 433의 제트에서 나오는 입자의 가속을 확인해 그 성질에 대해서 많은 정보를 알아낼 수 있었다고 합니다. 퀘이사의 경우 지구쪽으로 향하는 제트의 에너지 방사만 관측 가능하지만, 마이크로 퀘이사의 경우 더 다양한 각도에서 관측이 가능해 그 성질과 구조를 알아내는 데 도움이 될 수 있습니다. 


 아무튼 거대한 물탱크를 이용한 천체 관측 장비라는 점이 흥미롭습니다. 물론 그런 관측 장비가 없는 것은 아니지만, HAWC는 처음 보면 용도를 쉽게 예상하기 어려운 관측 장비인 것 같습니다. 


 참고   

A. U. Abeysekara et al, Very-high-energy particle acceleration powered by the jets of the microquasar SS 433, Nature (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0565-5 


댓글

이 블로그의 인기 게시물

통계 공부는 어떻게 하는 것이 좋을까?

 사실 저도 통계 전문가가 아니기 때문에 이런 주제로 글을 쓰기가 다소 애매하지만, 그래도 누군가에게 도움이 될 수 있다고 생각해서 글을 올려봅니다. 통계학, 특히 수학적인 의미에서의 통계학을 공부하게 되는 계기는 사람마다 다르긴 하겠지만, 아마도 비교적 흔하고 난감한 경우는 논문을 써야 하는 경우일 것입니다. 오늘날의 학문적 연구는 집단간 혹은 방법간의 차이가 있다는 것을 객관적으로 보여줘야 하는데, 그려면 불가피하게 통계적인 방법을 쓸 수 밖에 없게 됩니다. 이런 이유로 분야와 주제에 따라서는 아닌 경우도 있겠지만, 상당수 논문에서는 통계학이 들어가게 됩니다.   문제는 데이터를 처리하고 분석하는 방법을 익히는 데도 상당한 시간과 노력이 필요하다는 점입니다. 물론 대부분의 학과에서 통계 수업이 들어가기는 하지만, 그것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 대학 학부 과정에서는 대부분 논문 제출이 필요없거나 필요하다고 해도 그렇게 높은 수준을 요구하지 않지만, 대학원 이상 과정에서는 SCI/SCIE 급 논문이 필요하게 되어 처음 논문을 작성하는 입장에서는 상당히 부담되는 상황에 놓이게 됩니다.  그리고 이후 논문을 계속해서 쓰게 될 경우 통계 문제는 항상 나를 따라다니면서 괴롭히게 될 것입니다.  사정이 이렇다보니 간혹 통계 공부를 어떻게 하는 것이 좋겠냐는 질문이 들어옵니다. 사실 저는 통계 전문가라고 하기에는 실력은 모자라지만, 대신 앞서서 삽질을 한 경험이 있기 때문에 몇 가지 조언을 해줄 수 있을 것 같습니다.  1. 입문자를 위한 책을 추천해달라  사실 예습을 위해서 미리 공부하는 것은 추천하지 않습니다. 기본적인 통계는 학과별로 다르지 않더라도 주로 쓰는 분석방법은 분야별로 상당한 차이가 있을 수 있어 결국은 자신이 주로 하는 부분을 잘 해야 하기 때문입니다. 그러기 위해서는 학과 커리큘럼에 들어있는 통계 수업을 듣는 것이 더 유리합니다. 잘 쓰지도 않을 방법을 열심히 공부하는 것은 아무래도 효율

R 스튜디오 설치 및 업데이트

 R을 설치한 후 기본으로 제공되는 R 콘솔창에서 코드를 입력해 작업을 수행할 수도 있지만, 보통은 그렇게 하기 보다는 가장 널리 사용되는 R 개발환경인 R 스튜디오가 널리 사용됩니다. 오픈 소스 무료 버전의 R 스튜디오는 누구나 설치가 가능하며 편리한 작업 환경을 제공하기 때문에 R을 위한 IDE에서 가장 널리 사용되어 있습니다. 아래 링크에서 다운로드 받습니다.    https://www.rstudio.com/  다운로드 R 이나 혹은 Powerful IDE for R로 들어가 일반 사용자 버전을 받습니다. 오픈 소스 버전과 상업용 버전, 그리고 데스크탑 버전과 서버 버전이 있는데, 일반적으로는 오픈 소스 버전에 데스크탑 버전을 다운로드 받습니다. 상업 버전의 경우 데스크탑 버전의 경우 년간 995달러, 서버 버전은 9995달러를 받고 여러 가지 기술 지원 및 자문을 해주는 기능이 있습니다.   데스크탑 버전을 설치하는 과정은 매우 쉽기 때문에 별도의 설명이 필요하지 않을 것 같습니다. 인스톨은 윈도우, 맥, 리눅스 (우분투/페도라)에 따라 설치 파일이 나뉘지만 설치가 어렵지는 않을 것입니다. 한 가지 주의할 점이라면 R은 사전에 반드시 따로 설치해야 한다는 점입니다. R 스튜디오만 단독 설치하면 아무것도 할 수 없습니다. 뭐 당연한 이야기죠.   설치된 R 스튜디오는 자동으로 업데이틀 체크하지 않습니다. 따라서 업데이트를 위해서는 R 스튜디오에서 Help 로 들어가 업데이트를 확인해야 합니다.     만약 업데이트 할 내용이 없다면 최신 버전이라고 알려줄 것이고 업데이트가 있다면 업데이트를 진행할 수 있도록 도와주게 됩니다. R의 업데이트와 R 스튜디오의 업데이트는 모두 개별적이며 앞서 설명했듯이 R 업데이트는 사실 기존 버전과 병행해서 새로운 버전을 새롭게 설치하는 것입니다. R 스튜디오는 실제로 업데이트가 이뤄지기 때문에 구버전을 지워줄 필요는

150년 만에 다시 울린 희귀 곤충의 울음 소리

  ( The katydid Prophalangopsis obscura has been lost since it was first collected, with new evidence suggesting cold areas of Northern India and Tibet may be the species' habitat. Credit: Charlie Woodrow, licensed under CC BY 4.0 ) ( The Museum's specimen of P. obscura is the only confirmed member of the species in existence. Image . Credit: The Trustees of the Natural History Museum, London )  과학자들이 1869년 처음 보고된 후 지금까지 소식이 끊긴 오래 전 희귀 곤충의 울음 소리를 재현하는데 성공했습니다. 프로팔랑곱시스 옵스큐라 ( Prophalangopsis obscura)는 이상한 이름만큼이나 이상한 곤충으로 매우 희귀한 메뚜기목 곤충입니다. 친척인 여치나 메뚜기와는 오래전 갈라진 독자 그룹으로 매우 큰 날개를 지니고 있으며 인도와 티벳의 고산 지대에 사는 것으로 보입니다.   유일한 표본은 수컷 성체로 2005년에 암컷으로 생각되는 2마리가 추가로 발견되긴 했으나 정확히 같은 종인지는 다소 미지수인 상태입니다. 현재까지 확실한 표본은 수컷 성체 한 마리가 전부인 미스터리 곤충인 셈입니다.   하지만 과학자들은 그 형태를 볼 때 이들 역시 울음 소리를 통해 짝짓기에서 암컷을 유인했을 것으로 보고 있습니다. 그런데 높은 고산 지대에서 먼 거리를 이동하는 곤충이기 때문에 낮은 피치의 울음 소리를 냈을 것으로 보입니다. 문제는 이런 소리는 암컷 만이 아니라 박쥐도 잘 듣는다는 것입니다. 사실 이들은 중생대 쥐라기 부터 존재했던 그룹으로 당시에는 박쥐가 없어 이런 방식이 잘 통했을 것입니다. 하지만 신생대에 박쥐가 등장하면서 플로팔랑곱