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

벨 V-280 Valor 시험 비행 성공

( The V-280 Valor flew for the first time at Bell Helicopter's Amarillo Assembly Center in Texas(Credit: Bell Helicopter/YouTube) )  앞서 소개드린 V-280 발러가 첫 번째 비행 테스트에 성공했다는 소식입니다. V-22 오스프리의 소형화 버전이라고 할 수 있는 V-280 발러는  미 육군의 차세대 헬기 사업인 Future Vertical Lift (FVL)에 입찰을 시도하는 틸트로터기로 현재 미 육군이 주력으로 사용하는 블랙호크 헬기와 비슷한 체급입니다. 다만 틸트로터기인 만큼 최고 속도나 항속 거리면에서 더 유리합니다. 스펙은 이전 포스트를 참조해 주시기   이전 포스트:  https://blog.naver.com/jjy0501/221115245986  (동영상)   V-280 발러는 틸트로터기의 더 대중화 될 수 있을지를 검증하는 중요한 무대가 될 것입니다. V-22 오스프리의 경우 복잡한 구조로 인해 가격이 너무 비싸져서 사실 미국은 몰라도 그 동맹국에 널리 도입되기는 어려운 부분이 있습니다. V-280 역시 가격이 아주 저렴할 것 같지는 않지만, 좀 더 합리적인 대안은 될 수 있을 것 같습니다. 만약 성공적인 결과가 나오면 한국을 포함한 미국의 동맹국에서 도입을 검토할 수 있을지 모르겠다는 생각입니다.   참고  https://newatlas.com/bell-v-280-valor-maiden-flight/52663/

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...