• 우리은하 중심부와 가까운 아치스성단 부근에서 새로운 유형의 우주선(宇宙線)이 방출되고 있는 것이 처음 발견됐다고 사이언스 데일리가 16일 보도했다.

    프랑스 국립과학연구소(CNRS)와 원자력청(CEA) 과학자들은 유럽우주국(ESA)의 X-선 천문위성 XMM-뉴튼을 이용해 아치스성단 부근에서 새로운 우주선 입자들이 가속화되는 현상을 발견했다고 천문학과 천체물리학 저널 최신호에 발표했다.

    이들은 시속 70만㎞의 속도로 운동하는 수만 개의 젊은 별들이 방출하는 충격파 속에서 가속화되는 우주선으로부터 특이한 X-선이 나오는 것을 발견했다.

    이는 오스트리아의 물리학자 빅토르 헤스(1883~1964)가 초신성 폭발에서 나오는 우주선을 발견한 지 꼭 100년 만에 발견되는 새로운 우주선이다.

    헤스는 우주에서 오는 전리 방사선의 존재를 처음 발견했으며 이것이 오늘날 우주선으로 불리고 있다.

    오늘날 우주선의 성질은 잘 알려져 있다. 즉 수명을 다한 별이 폭발해 초신성이 될 때 물질이 초음속으로 방출돼 충격파를 일으키고 이 충격파가 입자들의 속도를 높이는 것이다. 그 결과 일부 원자핵은 매우 높은 운동에너지를 얻어 지구 대기권까지 들어오게 되는데 이것이 우주선이다.

    이에 반해 낮은 에너지량을 가진 우주선은 태양풍의 방해로 지구에서는 포착되지 않기 때문에 그 화학적 조성과 플럭스(flux: 주어진 방향에 대해 수직인 단위면적을 통해 단위시간당 특정 물리량이 수송되는 비율)는 아직 미지의 상태이다.

    그러나 다른 많은 현상으로 미뤄보면 이런 저에너지 우주선은 밀도가 극도로 높은 성간 구름을 이온화하고 가열해 별의 형성을 조절하는 중요한 역할을 하는 것으로 짐작된다.

    아치스 성단은 궁수자리의 은하핵에 위치한 성단으로 특이하게 많은 별이 모여 있는 곳이며 항성 1개의 평균 질량이 태양의 150배나 돼 가장 높은 밀도를 보이고 있다.

    연구진은 지난 1999년 발사된 XMM-뉴튼 망원경이 수집한 X-선 자료에서 이론적으로 성간 매질의 저에너지 우주선에 의해 방출되는 것으로 나타나는 X-선을 추적해 왔다.

    이들은 성간 철분에서 방출되는 X-선의 성질을 분석한 결과 우리은하 중심부에서 약 100광년 거리에 있는 아치스성단 부근에서 빠른 속도로 움직이는 대규모 이온의 신호를 발견했다.

    이 영역의 별들은 시속 약 70만㎞로 움직이고 있으며 새로운 우주선은 성단이 가스 구름과 고속으로 충돌하면서 나온 것이 거의 확실시되고 있다.

    이 영역에서 가속화된 이온의 에너지 밀도는 우리태양계 부근에 존재하는 우주선에 비해 1천배 가량 높다.

    우리태양계 바깥에서 저에너지 우주선의 대규모 방출원이 발견되기는 처음이다.

    이는 초신성의 충격파만이 우리은하 안에서 원자핵을 대량으로 가속화하는 유일한 존재가 아님을 말해주는 것이다.

    연구진은 이 연구를 통해 성간 매질 안에 존재하는 새로운 이온의 방출원을 밝혀낼 수 있게 됐고 더 나아가 이런 에너지 입자들이 별의 형성에 미치는 영향도 더 잘 이해할 수 있을 것이라고 전망했다.