지난 24일 전 세계는 과학의 발견으로 시끄러웠습니다. 현대 물리학의 이론으로는 도저히 설명할 수 없는 초고에너지 우주선(Cosmic Ray)이 두번째 포착되었기 때문입니다. 이는 인간이 물리학으로 설명할 수 있는 에너지에 5배가 넘는 것으로 분석이 되었습니다.
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초고에너지 우주선이란?
외계로부터 지구에 도달하는 모든 입자를 우주선(Cosmic Ray)이라고 합니다. 우리가 발하는 일반적인 말 우주선과 다른 말입니다. 초고에너지 우주선은 10Eev를 초과하는 입자로 이러한 에너지를 가진 우주선은 외계은하에서 오는 것으로 추정됩니다. 왜냐하면 우리 은하의 자기장으로는 이러한 높은 에너지의 하전된 입자를 은하 내에 가둘 수 없기 때문입니다.
초고에너지 우주선의 출발점
이 우주선의 출처를 알 수 없습니다. 현대의 물리학으로는 설명이 불가능합니다. 역산하여 계산하면 전혀 알 수 없는 ‘공허(Void)입니다. 공허는 빈곳이라는 뜻입니다. 우주에 사진을 찍으면 별들이 보이지 않는 곳이 있습니다. 아주 까만 부분인데요. 그 곳에서 우주선이 왔다는 것입니다. 결국 인류의 천문학과 물리학의 한계를 보여준다는 평가가 나왔습니다.
초고에너지 우주선 아마테라스 입자로 명명
우주선은 우주에서 들어오는 방사선과 입자를 모두 포함하는 개념입니다. 이번에 포착된 우주선은 일본 오사카공립대의 천문학자 토시히로 후지이가 2021년 5월 27일 처음 발견한 것으로 태양의 여신 이름을 따 ‘아마테라스 입자’로 명명이 되었습니다.
이 입자들을 분석한 결과 에너지가 244Eev(액사전자 볼트)에 달하는 사실이 밝혀졌습니다. 1Eev(액사전자 볼트)는 인간이 만든 입자가속기에서 도달할 수 있는 에너지 보다 약 100만배 강력한 수준입니다. 어마어마한 에너지입니다.
초고에너지 우주선 위력
1Eev 이상의 에너지를 갖는 우주선을 ‘초고에너지 우주선(UHECR)’이라고 부릅니다. 이점을 고려하면 일반적인 UHECR의 200배를 넘어서는 위력입니다. 그러니까 발견한 아마트라스 입자는 인간이 만든 입자 가속기 에너지보다 2억배가 넘는 에너지인 것입니다.
이렇게 강력한 초고에너지 우주선 관측된 것은 이번이 두번째입니다. 가장 먼저 포착된 초고에너지는 1991년 포착된 ‘오마이갓 입자(Oh my GOD Particre)로 에너지 수준이 320Eev에 달합니다.
초고에너지 우주선 처음 발견 이후
1991년 이후로도 30개 이상의 초고에너지 우주선(UHECR) 관측이 되었습니다. 그러나 에너지 수준이 오마이갓 입자와 비슷한 수치에 달하는 경우는 이번이 처음입니다. 학자들이 충격에 빠진 것은 이 우주선의 에너지 수준이 이론적으로 도저히 불가능하기 때문입니다.
현대 물리학 이론에서는 입자가 다른 은하에서 우리 은하로 이동을 할 때 가질 수 있는 에너지의 상한선을 50Eev로 추정합니다.
하지만 아마테라스 입자가 날아온 방향을 역산하자 알려진 천체가 없는 ‘빈 공간(Void)이 나왔습니다. 우주 공간을 사진을 찍으면 깜깜한 부분 빈 공간에서 왔다는 것입니다. 오마이갓 입자도 마찬가지입니다. 보이드에서 나온 것입니다.
초고에너지 우주선의 과제
연구자들은 자기장이 우주선의 진로에 미치는 영향에 대한 현재의 추정치가 잘못되었을수 있다고 하였습니다. 아마테라스가 계산과 다르게 다른 방향에서 왔을 수 있다고 하였습니다. 그러나 이 주장은 확정이 아닙니다.
아마테라스 입자가 인류는 아직 모르는 물리적인 과정에 의해 생성돼 추정치보다 훨씬 먼 곳에서 이동해 왔을 가능성도 있습니다. 어느 쪽으로 결론을 내리든 현대 물리학에서는 설명이 불가능한 일이 발생한 것입니다.
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