MSU 과학자들은 최고의 발견을 돕습니다.

미시간 주립대학교

미시간주 이스트 랜싱 – 때로는 비밀을 숨기기 가장 좋은 장소는 대낮입니다. 그냥 태양에게 물어보세요.

미시간 주립대학교의 박사후 연구원인 Mehr Un Nisa는 “태양은 우리가 알고 있던 것보다 더 놀랍습니다.”라고 말했습니다. "우리는 이 별을 알아냈다고 생각했지만 그렇지 않았습니다."

곧 MSU 교수진에 합류하게 될 Nisa는 태양에서 관찰된 가장 높은 에너지의 빛의 발견을 자세히 설명하는 Physical Review Letters 저널의 새 논문의 교신저자입니다.

이번 발견을 주도한 국제팀은 감마선으로 알려진 이러한 유형의 빛이 놀라울 정도로 밝다는 사실도 발견했습니다. 즉, 과학자들이 이전에 예상했던 것보다 더 많은 것이 있다는 것입니다.

HAWC처럼 시청하기

고에너지 빛이 지구 표면에 도달하지 못하더라도 이러한 감마선은 고고도 물 체렌코프 천문대(HAWC)에서 작업하는 Nisa와 그녀의 동료들에 의해 감지된 숨길 수 없는 신호를 생성합니다.

국립과학재단(National Science Foundation)과 국립인문과학기술협의회(National Council of Humanities Science and Technology)의 자금 지원을 받는 HAWC는 이야기의 중요한 부분입니다. 다른 관측소와 달리 24시간 내내 작동합니다.

“우리는 이제 몇 년 전에는 불가능했던 관측 기술을 갖게 되었습니다”라고 자연과학대학 물리학 및 천문학과에서 근무하는 Nisa는 말했습니다.

“이 특정 에너지 체제에서는 다른 지상 망원경은 밤에만 작동하기 때문에 태양을 볼 수 없습니다.”라고 그녀는 말했습니다. “저희 회사는 연중무휴로 운영됩니다.”

기존 망원경과 다르게 작동하는 것 외에도 HAWC는 일반적인 망원경과 많이 다릅니다.

유리 렌즈가 장착된 튜브 대신 HAWC는 각각 약 200톤의 물로 채워진 300개의 대형 물 탱크 네트워크를 사용합니다. 이 네트워크는 해발 13,000피트가 넘는 멕시코의 두 휴화산 봉우리 사이에 자리잡고 있습니다.

이 유리한 지점에서 대기 중 공기에 닿는 감마선의 여파를 관찰할 수 있습니다. 이러한 충돌은 육안으로 감지할 수 없는 입자 폭발과 약간 유사한 에어 샤워라고 불리는 것을 생성합니다.

원래 감마선의 에너지는 방출되어 낮은 에너지 입자와 빛으로 구성된 새로운 조각들 사이에 재분배됩니다. HAWC가 "볼" 수 있는 것은 이러한 입자와 이들이 아래로 내려가는 동안 생성되는 새로운 입자입니다.

샤워 입자가 HAWC 탱크의 물과 상호 작용할 때 천문대의 장비로 감지할 수 있는 체렌코프 방사선이라고 알려진 것을 생성합니다.

Nisa와 그녀의 동료들은 2015년부터 데이터를 수집하기 시작했습니다. 2021년에 팀은 태양의 감마선을 면밀히 조사하기 시작할 만큼 충분한 데이터를 수집했습니다.

Nisa는 “6년간의 데이터를 살펴본 후 과도한 감마선이 나타났습니다.”라고 말했습니다. “처음 봤을 때 우리는 '확실히 이걸 망쳤구나'라고 생각했어요. 이 에너지로는 태양이 이렇게 밝을 수 없습니다.'”

역사를 만들다

태양은 다양한 에너지에 걸쳐 많은 빛을 발산하지만 일부 에너지는 다른 에너지보다 더 풍부합니다.

예를 들어, 태양은 핵반응을 통해 엄청난 양의 가시광선, 즉 우리가 보는 빛을 제공합니다. 이러한 형태의 빛은 물리학에서 편리한 측정 단위인 약 1전자 볼트의 에너지를 전달합니다.

Nisa와 그녀의 동료들이 관찰한 감마선은 약 1조 전자볼트, 즉 1테라 전자볼트(1TeV로 약칭)를 가졌습니다. 이 에너지 수준은 놀라웠을 뿐만 아니라 그들이 그것을 너무 많이 보고 있다는 사실도 마찬가지였습니다.

1990년대 과학자들은 고에너지 우주선(블랙홀이나 초신성 같은 우주 강국에 의해 가속된 입자)이 태양의 양성자와 충돌할 때 태양이 감마선을 생성할 수 있다고 예측했습니다. 그러나 우주 광선과 태양에 대해 알려진 사실을 바탕으로 연구자들은 이러한 감마선이 지구에 도달하는 것을 보는 것이 드물다는 가설도 세웠습니다.