1그램으로 지구를 파괴할 정도의 거대한 에너지를 가진 우주선 '아마테라스 입자'

국제공동연구그룹이 미국 유타주에서 가동 중인 초고에너지 우주선 관측실험 '텔레스코프 어레이 실험'에서 2021년 5월 27일에 매우 높은 에너지(2.44×10의 20승전자볼트=244엑사 전자볼트)를 가진 우주선 검출에 성공했다고 발표했다.

이번에 포착한 우주선의 '244엑사 전자볼트'라는 에너지는 입자 1개로 40와트 전구를 약 1초간 점등할 수 있는 크기로 계산상 불과 1그램으로 지구가 파괴될 정도의 거대한 에너지를 가졌고 관측 사상 두 번째로 높은 에너지의 '우주선'이라고 한다.
　
덧붙여서 관측 사상 가장 높은 에너지의 우주선으로 여겨지는 것은 1991년 10월 15일에 프라이즈아이 실험에 의해 관측된 320엑사 전자볼트라는 극히 높은 에너지를 가지는 우주선으로 '오마이갓 입자'라고 불리고 있다.

후지이 준 교수 연구그룹은 이 입자가 우주선의 기원 해명을 향한 길을 열 것으로 기대해 일본의 신화로부터 태양신적 성격을 가지는 아마테라스 오오미카미에서 이름을 따서 '아마테라스 입자'라고 명명했다.

국제연구그룹은 일본, 미국, 러시아 등 8개국이 참여했고 우주선을 관측하기 위해 2008년부터 미국 유타주의 사막지대에 507대의 검출장치를 설치하여 데이터를 정기적으로 해석해 왔다. 그 결과 2021년 5월 '244엑사 전자볼트'라는 관측 사상 두 번째로 높은 에너지의 우주선을 포착했다.

'아마테라스 입자'의 발생원은 불분명하며 연구그룹에서는 빛으로는 보이지 않는 미지의 천체나 우주를 채우는 암흑물질(다크마터)의 붕괴 등 지금까지 알려지지 않았던 새로운 물리현상에서 유래했을 가능성이 있다고 보았다.

우주에서 쏟아지는 고에너지 입자(우주선) 중에는 매우 높은 에너지의 우주선이 극히 드물게 존재하며, 우주의 가장 격렬한 물리현상과 관련되어 있다고 생각된다. 우주선은 하전입자이기 때문에 우주자기장에서 구부릴 수 있지만, 매우 높은 에너지의 우주선은 자기장에서 구부러지기 어렵고 도래 방향이 발생원을 가리키기 때문에 미지의 천체의 발견으로 이어질 가능성도 있어서 차세대 천문학이 될 것으로 기대되고 있다.

후지이 준 교수는 “이 극히 높은 에너지의 우주선을 처음 발견했을 때 실수라고 생각했다. 날아온 방향에 후보가 될 천제가 발견되지 않자 새로운 수수께끼가 발견된 두근거림을 느꼈다. 향후는 가동 중의 텔레스코프 어레이 실험 확장 계획이나 차세대 실험으로 초고에너지 우주선의 발생원을 밝히고 싶다"고 말했다.

미국 유타주에 설치된 텔레스코프 어레이 실험의 지표 입자검출기(출처:오사카 공립 대학 자료)

우주에서 쏟아지는 입자 등의 관측으로부터 우주의 성립을 탐구하는 연구는 세계 각국에서 진행되고 있으며, 일본에서는 기후현에 'KAGRA'와 '슈퍼 카미오칸데'라는 대형 실험시설이 가동 중이다. KAGRA는 별끼리의 충돌이나 블랙홀의 합체 시에 생기는 중력파를, 슈퍼 카미오칸데는 거대한 별이 수명을 끝낼 때에 방출되는 입자 '뉴트리노'를 각각 관측하고 있다.

국제연구그룹은 이러한 시설의 관측결과와도 연계해 해석을 함으로써 이번에 포착한 우주선의 발생원을 규명하고자 시도하고 있다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 1グラムで地球を破壊するほどの
巨大なエネルギーを持つ宇宙線
https://www.bosaijoho.net/2023/12/11/%E5%8F%B2%E4%B8%8A%E6%9C%80%E5%A4%A7%E3%81%AE%E3%82%A8%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC%E3%82%92%E3%82%82%E3%81%A4%E5%AE%87%E5%AE%99%E7%B7%9A-%E3%80%8C%E3%82%A2%E3%83%9E%E3%83%86%E3%83%A9%E3%82%B9/