물리학 이론 깨부순 ‘정체불명 우주선’ 지구로 날아왔다

244Eev 에너지 가진 초고에너지 우주선 2년 만에 다시 포착
이론상 최대 에너지 50Eev 수준…우주선 기원 등 모두 미스터리

이론적으로 우리가 사는 우주에서 존재할 수 없는 초고에너지의 ‘우주선(Cosmic Ray)’이 또 다시 포착됐다.

24일 학계에 따르면 미국 유타대학교와 일본 도쿄대학교 연구팀은 에너지가 244Eev(엑사전자볼트)에 달하는 초고에너지의 우주선을 관측했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스(Science)’에 게재됐다. 우주선은 우주에서 방출돼 지구에 도달하는 높은 에너지의 입자선들을 지칭한다.

연구팀은 미국 유타주 서부 사막에 507개의 망원경을 700㎢ 범위에 배열시켜 우주에서 방출되고 있는 에너지들을 연구했다.

이번에 관측된 고에너지 우주선은 지난 2021년 5월27일 최초로 포착된 바 있다. 당시 연구팀은 507개 망원경 배열 중 북서쪽 지역의 23개 망원경을 작동시켜 48㎢ 범위를 탐지했다. 그 결과 은하수와 접한 우주의 빈 공간인 ‘로컬 보이드’에서 강력한 우주선이 탐지됐다.

이후 약 2년 반이 지난 최근 다시 한 번 이론상 불가능한 초고에너지 우주선이 포착된 셈이다.

해당 우주선에 담긴 에너지인 244Eev는 현대 물리학에서 이론적으로 가능하다고 추정하는 에너지의 5배에 달한다. 학계에서는 우주선이 아무리 강한 초에너지를 가지고 있다 하더라도 50Eev를 넘길 순 없다고 보고 있다.

이에 연구팀은 해당 우주선에 일본 신화의 태양신인 ‘아마테라스’라는 이름을 붙였다. 아마테라스의 기원이나 어떻게 이 우주선이 지구까지 도달할 수 있었는지는 아직까지 밝혀지지 않았다.

아마테라스처럼 이론적으로 불가능한 우주선은 이미 30여년 전에 탐지되기도 했다. 유타대 연구진은 1991년 에너지량이 320Eev로 추정되는 우주선을 포착한 바 있다. 물리적 한계치의 6배가 넘는 에너지량에 당시 학계는 해당 우주선의 이름을 ‘오마이갓(Oh-My-God)’이라고 붙이기도 했다.

연구팀은 “이번에 발견된 우주선은 매우 높은 에너지를 갖고 있어서 은하계나 은하계 밖의 자기장에 의해 영향을 받아서는 안된다”며 이 입자들이 어디서 왔는지 파악해야 하지만, 아마테라스나 오마이갓 입자를 만들어낼 만큼 충분한 에너지는 없다. 이것이 가장 큰 미스터리“라고 전했다.

[서울=뉴시스]