천문학자들은 오랫동안 우리 은하에서 고에너지 우주 광선이 어디서 발생하는지 궁금해했습니다. 천문대의 도움으로 새로운 관찰 높은 고도의 체렌코프 실험 (HAWC)는 거의 불가능한 후보를 발견했습니다. 그렇지 않으면 거대한 분자 구름이 일반적인 현상입니다.
우주 광선은 전혀 광선이 아니라 거의 빛의 속도로 우주를 여행하는 작은 입자입니다. 그들은 전자, 양성자 또는 더 무거운 원소의 이온으로 구성될 수 있습니다. 그들은 초신성 폭발에서 별의 합병에 이르기까지, 심지어 블랙홀이 가스를 빨아들일 때도 우주 전체에 걸쳐 모든 종류의 고에너지 과정에서 생성됩니다. 우주 광선은 다양한 에너지로 나타나며 일반적으로 고에너지 우주 광선은 저에너지 사촌보다 덜 일반적입니다. 이 비율은 "무릎"이라고 하는 특정 에너지(10^15 전자 볼트)에서 매우 약간 변경됩니다. 전자 볼트 또는 eV는 단순히 입자 물리학자들이 에너지 수준을 측정하는 방법입니다. 비교를 위해, 지구상에서 가장 강력한 입자 충돌기인 Large Hadron Collider는 13×10^12 eV에 도달할 수 있으며, 이는 종종 13 테라전자 볼트 또는 13 TeV로 표시됩니다.
10-15eV 이상의 에너지를 가진 우주선은 예상보다 훨씬 더 드뭅니다. 이로 인해 천문학자들은 이 에너지 수준 이상의 모든 우주 광선이 은하계 외부에서 오는 반면 은하수 프로세스는 최대 10-15eV의 우주 광선을 생성할 수 있다고 믿게 되었습니다. 이러한 우주 광선을 생성하는 것은 무엇이든 "페타" 범위에 있으므로 은하계를 배회하는 천연 "페바트론"인 최고의 입자 가속기보다 1000배 이상 강력합니다.
임무는 간단합니다. 은하수에서 PEV 규모 우주선의 근원을 찾는 것입니다. 그러나 그들의 에너지에도 불구하고 그들의 기원을 결정하기는 어렵습니다. 우주선은 하전입자로 구성되어 있고, 성간 공간을 여행하는 하전입자는 우리 은하의 자기장에 반응하기 때문이다. 따라서 하늘의 특정 방향에서 오는 고에너지 우주선을 볼 때 실제로 어디에서 왔는지 전혀 알 수 없습니다. 그 경로는 지구로 여행하는 동안 뒤틀리고 뒤틀렸습니다. 그러나 우주선을 직접 찾는 대신 그들의 친척을 찾을 수 있습니다.
우주선이 우연히 성간 가스 구름에 부딪히면 고에너지 형태의 방사선인 감마선을 방출할 수 있습니다. 이 감마선은 은하계를 직선으로 통과하므로 그 기원을 직접 확인할 수 있습니다. 따라서 강한 감마선 소스가 보이면 가까운 PEV 우주선 소스를 찾을 수 있습니다.
또한 흥미로운 점:
이 방법은 멕시코 중남부의 시에라 네그라 화산에 위치한 HAWC를 사용하는 연구원 그룹이 사용했습니다. HAWC는 초순수로 채워진 탱크 옆에서 하늘을 "본다". 고에너지 입자나 방사선이 저수지에 부딪히면 청색광을 방출하여 천문학자들이 하늘에서 소스를 추적할 수 있습니다.
최근 arXiv 저널에 발표된 논문에서 천문학자들은 훨씬 더 강력한 우주 광선(PEV 규모에 도달하는 일종의 우주 광선)에 의해서만 생성될 수 있는 200 TeV를 초과하는 감마선의 근원을 확인했습니다. HAWC J1825-134라는 이름의 소스는 대략 은하 중심을 향하고 있습니다. HAWC J1825-134는 미지의 우주 광선원에 의해 조명되는 밝은 감마선 패치로 보입니다. 아마도 은하수에서 가장 강력한 것으로 알려진 우주 광선원일 것입니다.
몇 가지 일반적인 고에너지 우주선 소스 용의자는 HAWC J1825-134의 수천 광년 내에 있지만 그 중 어느 것도 신호를 쉽게 설명할 수 없습니다. 예를 들어, 은하 중심 자체는 강렬한 우주 광선을 생성하는 것으로 알려져 있지만 이러한 측정과 관련되기에는 HAWC J1825-134에서 너무 멀리 떨어져 있습니다. 일부 초신성 잔해가 있으며 초신성은 의심 할 여지없이 매우 강력합니다. 그러나 HAWC J1825-134 지역의 모든 초신성은 오래 전에 폭발했습니다. 지금은 이러한 고에너지 우주선을 생성하기에는 너무 오래 전에 폭발했습니다.
무거운 별의 핵에서 조밀하고 빠르게 회전하는 잔해인 펄서는 또한 엄청난 양의 우주 광선을 생성합니다. 그러나 그들 역시 감마선(펄서에서 나오는 전자와 양성자의 에너지)의 근원에서 너무 멀리 떨어져 있어 감마선이 방출되는 곳까지 수천 광년을 이동할 수 있을 만큼 충분히 높지 않습니다.
놀랍게도 이 기록적인 우주선의 근원은 다름 아닌 거대한 분자 구름인 것으로 밝혀졌습니다. 이 구름은 은하계를 배회하는 먼지와 가스로 가득 찬 거대하고 서투른 생물입니다. 때때로 그들은 수축하여 별이 되지만, 그렇지 않으면 수십억 년 동안 움직이지 않고 느슨한 상태를 유지할 수 있습니다.
구름 복합체 내부에는 새로 태어난 별 무리가 있지만 가장 화려하고 가장 시끄러운 어린 별조차도 그러한 우주선을 발사할 만큼 강력하지 않은 것으로 생각됩니다. 연구원들은 이 구름이 어떻게 작동하는지 모른다는 것을 인정하지만, 아무도 주의를 기울이지 않았을 때 전체 은하계에서 가장 강력한 입자를 생성했습니다.
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