태양이 100억년 동안 낼 수 있는 에너지, 감마선 폭발

감마선 폭발은 우주에서 가장 강력하고 밝은 폭발입니다.

작은 빅뱅이라고 불릴 정도로 아주 강력하죠.

감마선 폭발은 일반적으로 블랙홀이 형성되는 과정 중에 만들어지는 것으로 생각되고 있는데요.

단 몇 초 정도의 아주 짧은 시간 동안 지속되는 감마선 폭발이지만, 그 에너지는 태양이 100억년 동안 방출하는 에너지와 맞먹습니다.

 

 

감마선 폭발의 발견

 

 

이 수수께끼의 현상은 1967년 벨라(Vela)라는 미 공군 위성에 의해 처음 발견되었습니다.

이 위성은 원래 소련의 핵 실험을 감시하기 위해 만들어졌지만, 우연하게도 태양계 너머에서 뿜어져 나오는 강력한 전자기 방사선을 발견하게 되었죠.

1991년이 되면서 천문학자들은 BASTE(Burst and Transient Source Experiment)와 콤프턴 감마선 관측선(Compton Gamma Ray Observatory)이라는 관측 장비를 가동했고, 이를 통해 하루에 약 1개의 새로운 감마선 폭발을 발견하기 시작했습니다.

BASTE는 감마선 폭발이 하늘 전체에 고르게 분포되어 있다는 것을 발견했고, 또 뚜렷한 신호를 가진 두 가지 유형의 감마선 폭발이 존재한다는 것도 확인했습니다.

그 이후 과학자들은 더욱 빠르게 감마선 폭발을 감지할 수 있는 위성과 지상 관측소를 설치하여 감마선 폭발을 더욱 적극적으로 연구하기 시작했습니다.

 

감마선 폭발은 어디에서 오는 걸까?

 

NASA에 따르면, 장기 지속 감마선 폭발은 극초신성이라고 불리는 매우 격렬한 초신성과 관련이 있는 것으로 밝혀졌는데요.

이 극초신성은 우리 태양 질량의 5배에서 10배에 해당되는 별들이 삶을 마감하고 블랙홀로 붕괴될 때 발생합니다.

이러한 극초신성은 일반적인 초신성보다 100배나 더 밝고 훨씬 더 많은 에너지를 우주로 방출하게 되죠.

어느 정도 알려져 있는 장기 지속 감마선 폭발에 비해 감마선 폭발의 30%를 차지하고 있는 단기 지속 감마선 폭발은 2005년까지만 해도 미스터리로 남아있었습니다.

그 이유는 이 감마선 폭발이 너무나 빠르게 사라졌기 때문인데요.

2004년에 발사된 NASA의 스위프트 감마선 폭발 관측 위성(Neil Gehrels Swift Observatory)은 마침내 단기 지속 감마선을 분석할 수 있을 만큼의 데이터를 축적할 수 있었습니다.

과학자들이 이 데이터를 분석해본 결과, 두 개의 초고밀도의 별들이 충돌하여 블랙홀을 형성할 때 또는 블랙홀이 중성자별을 먹어치울 때 발생될 가능성이 있다는 것을 알아낼 수 있었죠.

이러한 폭발은 너무나도 강력해서 우주의 시공간에 중력파라는 잔물결을 만들어내는데요.

과학자들은 이러한 중력파를 감지할 수 있는 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)가동하게 되었고, 이를 통해 단기 지속 감마선 폭발에 대해 더 많은 정보를 수집할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

 

아직도 미스터리로 남아 있는 감마선 폭발

 

과학자들의 노력에도 불구하고 감마선 폭발은 아직도 많은 부분이 베일에 가려져 있습니다.

최근의 관측에 따르면 감마선 폭발에서 방출된 광자는 모두 같은 방향으로 진동하지만, 어떠한 이유에서인지 시간이 지나게 되면 서서히 방향이 바뀌게 된다는 것을 발견했는데요.

2019년에 이러한 현상을 처음 발견한 후 과학자들은 "이것이 무엇인지 알 수 없다"라고 말했습니다.

(스위스 제네바 대학교의 수석 연구원 Merlin Kole)

또한 감마선 폭발은 모든 방향으로 동일하게 방출되지 않고 아주 좁은 빔의 형태로 에너지를 집중시키는 것으로 보입니다.

이는 지구의 위성들이 대부분의 감마선 폭발을 놓치고 있다는 것을 의미합니다.

인공 위성이 하루에 약 1개의 감마선 폭발을 감지하고 있지만, 실제로는 하루에 약 500개 정도의 감마선 폭발이 발생하고 있을 것으로 추정되고 있죠.

그리고 지금까지 감마선 폭발은 먼 은하에서만 발견되었습니다.

그러나 우리 은하에서도 얼마든지 발생될 수 있습니다.

지구 역사상 5가지의 대량 멸종 사건 중 하나인 오르도비스기 대멸종은 약 4억 5천만 년 전에 발생했는데요.

이는 감마선 폭발에 의해 발생된 빙하기 때문일 수 있습니다.

만약 지구 근처에서 이러한 감마선 폭발이 일어나게 된다면 지구를 보호하고 있는 오존층이 파괴되어 모든 생명체들이 치명적인 자외선에 노출될 수 있죠.

 

과학자들 중 일부는 언젠가 감마선 폭발을 직접 목격할 수 있기를 바라고 있습니다.

하지만 개인적인 생각으로는 그냥 먼 은하에서 발생되는 감마선 정도면 충분할 것 같습니다.

 

 

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