은하수 중심에 있는 신비한 장벽

문광주 기자 / 기사승인 : 2021-11-23 20:28:34
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- 우리 은하 전체는 고에너지 우주선과 입자로 가득 차 있다.
- 이 은하계 복사의 바다가 쉽게 침투할 수 없는 은하수 영역이 분명히 있다.
- 중국과학원의 Xiaoyuan Huang이 Fermi-LAT 감마선 망원경의 데이터를 평가할 때 발견
- 중앙 블랙홀 근처의 자기장 또는 은하계 주변의 상호 작용도 장벽으로 작용할 수 있다.

은하수 중심에 있는 신비한 장벽
은하 중심 주변의 '포스 필드(force field)'는 외부로부터 우주선을 차단한다.


차단된 방사선:
천문학자들은 은하수 중심에서 보이지 않는 장벽을 발견했다. 은하계의 나머지 부분에 분포된 우주복사선이 들어오는 것을 방지해 이 은하계 복사의 바다가 엷어지도록 한다. 반대로 이 장벽은 페르미 LAT 감마선 망원경으로 측정한 결과 중앙 블랙홀에서 생성된 복사선이 외부로 전달되도록 한다. 장벽이 어떻게 만들어졌고 무엇으로 구성되었는지는 아직 밝혀지지 않았다. 

▲ 우리 은하수의 중심 주위에는 분명히 외부로부터 우주선을 차단하는 보이지 않는 장벽이 있다.

© 찬드라 엑스레이 천문대Chandra X-ray Observatory


우주복사선은 어디에나 있다.
우리 은하 전체는 고에너지 우주선과 입자로 가득 차 있다. 감마선의 이 은하계 바다는 우리 은하수에 비교적 고르게 분포되어 있으며 셀 수 없이 많은 다른 공급원에 의해 제공된다. 은하 내에서 별 폭발, 펄서 및 중앙 블랙홀 궁수자리 A*는 고에너지 복사를 노출 시킨다. 그러나 멀리 떨어진 은하핵이나 중성자별 충돌과 같은 은하계 외부의 소스도 기한다.

매핑된 "은하 바다"의 감마선

그러나 이 은하계 복사의 바다가 쉽게 침투할 수 없는 은하수 영역이 분명히 있다.
이것은 난징에 있는 중국과학원의 Xiaoyuan Huang이 Fermi-LAT 감마선 망원경의 데이터를 평가할 때 발견했다. 그들은 이 결과를 토대로 우리 은하의 우주선에 대한 일종의 지도를 만들었다.

이 매핑은 초기에 우주선이 은하수의 많은 부분에 비교적 고르게 분포되어 있음을 확인했다. 천문학자들은 “우주 복사 밀도는 은하계 복사 해양 시나리오에서 예측한 대로 거의 일정하다”고 보고했다. 또한, 초 거대질량 블랙홀 주변의 고에너지 과정에 의해 생성되는 중심 블랙홀 부근에서 다소 더 단단한 복사의 흐름이 발생한다. 지금까지는 그렇게 예상했다.

유입 차단

그러나 이상하다. 예상에 따르면 은하의 바다와 블랙홀의 신선한 감마선이 은하 중심에 겹쳐져야 하므로 복사 밀도가 높아진다. 그러나 우리 은하의 중심부에 있는 우주복사선의 확산 부분은 크게 감소했다. "Fermi-LAT 관측은 우주 방사선 바다의 일부가 그곳에서 억제되었음을 나타낸다"고 팀이 보고했다.

다시 말해서, 은하 중심 주변에는 은하의 나머지 부분에서 오는 우주 복사의 확산을 막는 일종의 장벽이 있다. 그러나 반대로 궁수자리 A*의 강한 복사는 방해받지 않고 투과할 수 있다. Huang과 그의 동료들은 "이 공간 분포는 예상과 반대다. 이 보이지 않는 장벽은 약 620광년 거리에서 은하 중심을 둘러싸고 있는 것으로 보인다.

원인은 아직 불명

이 막힘의 원인과 그것이 일방적인 효과만 있는 것으로 보이는 이유는 여전히 불분명하다.
천문학자들은 자기장이 역할을 한다고 생각한다. 태양 자기권이 우주 복사의 많은 부분으로부터 태양계를 보호하는 방식과 유사하게, 중앙 블랙홀 근처의 자기장 또는 은하계 환경과의 상호 작용도 장벽으로 작용할 수 있다.

은하 중심에 있는 특히 밀도가 높은 별들의 복사압이 외부에서 오는 우주 복사를 밀어내는 것도 생각할 수 있다. 더 많은 연구는 이제 은하수 센터의 장벽이 실제로 어떻게 발생하는지 명확히 해야 한다.
(Nature Communications, 2021; doi: 10.1038/s41467-021-26436-z)
출처: Nature Communications

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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