42광년 길이의 흔적, 우주 입자의 이동 방식을 드러내다

중국 연구진이 우주 공간에서 약 42광년에 걸쳐 뻗어 있는 엑스선 흔적을 추적했다. 이는 고에너지 입자가 곧바로 사방으로 흩어지는 대신 뚜렷한 방향을 유지하며 먼 거리를 이동할 수 있음을 보여준다.

연구팀은 두 종류의 고에너지 빛 관측을 결합했다. 하나는 Einstein Probe로도 알려진 톈관 위성이 기록한 엑스선이고, 다른 하나는 지상 관측소 LHAASO가 검출한 감마선이다.

이 흔적은 지구에서 약 4,600광년 떨어진 펄서 주변의 성운에서 시작된다. 이 성운에서는 입자들이 극도로 높은 에너지까지 가속된다. 이러한 성운과 관련해 알려진 엑스선 꼬리 가운데 가장 길다.

이전 관측에서는 흔적의 길이가 불과 몇 광년 정도만 드러났다. 톈관은 약 20시간에 걸친 관측 끝에 훨씬 길고 희미한 구조를 포착했으며, 이는 LHAASO가 초고에너지 감마선을 검출한 영역까지 이어졌다. 두 신호의 위치와 복사 특성은 같은 고에너지 전자 집단이 두 신호를 모두 만들어낸다는 설명을 뒷받침한다.

이 연관성을 통해 연구진은 입자가 발생 지점에서 멀리 떨어진 곳까지 이동하는 경로를 추적할 수 있게 됐으며, 입자가 빠르게 사방으로 퍼진다는 일반적인 가정에 의문을 제기했다. 입자들이 뚜렷한 방향을 유지하는 이유는 아직 확실하지 않다. 질서 있게 배열된 자기장이 입자들을 이끌거나, 바깥쪽으로 흐르는 물질이 입자들을 운반할 수 있다. 어느 경우든 이번 관측은 고에너지 입자가 별과 별 사이의 공간을 이동하는 방식에 대한 새로운 증거를 제공한다.