페르미 감마선 우주 망원경



Fermi Gamma-ray Space Telescope

Fermi Gamma-ray Space Telescope
(페르미 감마선 우주 망원경)

1 이 망원경은 페르미를 태워서 보낸건가

콤튼 감마선 우주 망원경에 이어 올라간 감마선 천체 관측용 망원경이다. 콤튼과는 비교도 안 되는 수준의 초고사양의 망원경인데, 넓은 관측 범위에 넓은 유효 파장으로 인해 하루에 찍어내는 관측의 질과 양에서 초고급을 달린다.이럴거면 콤튼은 왜 올린건가...[1] 그 동안에 감마선의 이미징이나 관측 자체에 굉장히 큰 어려움이 있었던 탓에[2] 이 망원경은 올라감과 동시에 무지막지한 관측 결과들을 안겨주면서 그야말로 감마선 천문학의 엑소더스를 일으키게 된다.

네이밍의 본인이 마찬가지로 업적이 엄청난 탓인지 이러한 고사양과 쏟아지는 업적들을 보고 페르미의 위대함을 죽은 후에도 느낄 수 있다. (...)죽은 페르미가 이젠 분야를 바꿔서 다시 제자를 양산한다.

2 소개

'페르미'라는 이름이 붙기 전에는 GLAST[3]라는 이름이었던 탓에 '페르미 망원경(FGST)'이라는 이름으로 부르기 보다는 보통 'GLAST'라는 이름으로 부른다. 페르미는 페이크다 마침, 'FGST'는 영어식으론 뭐라 읽을 수도 없는지라 '글라스트'라고 발음이 가능한 이쪽을 주로 부른다.

감마선의 관측은 이전부터 매우 어려웠기 때문에, 페르미 전에 올려진 감마선 망원경들은 그렇게 큰 영향을 주지 못했다. 때문에 감마선 천문학은 미개척의 영역으로 많이 남아 있었고, 마침 제기되던 암흑물질과 암흑 에너지에 대한 연구도 겸하여 고성능의 감마선 망원경을 띄우고자 하는 프로젝트가 진행되었다.

계획은 생각보다 빠르게 진행되어 2008년 6월에 발사하게 된다. 그리고 발사에 성공, 글라스트는 궤도에 정착한 후에 활동을 시작, 기대가 얼마였는지는 만든 사람이 아니라 모르겠으나 상상 이상의 관측 자료들을 그야말로 양산해내며 감마선 천문학의 새 지평을 문을 아주 문지방 채로 날려버린다.

3 과학자에게 필요한 것은 오로지 돈이었습니다.

글라스트의 성과는 시간을 기다릴 필요조차도 없었다. 이미 각국의 천문학자들은 할 게 없어서 감마선 망원경이 뜨는 것을 애타게 기다리고 있었다. 때문에 날마다 쏟아지는 관측 자료를 바탕으로 망원경이 뜬 지 3년이 채 되기도 전에 논문으로 에베레스트를 세우는 기행을 보여주게 된다. 굶주린 과학자들에게 감마선 망원경을 줘보았습니다. 생각해보니 이젠 시간이 부족하다는 변명을 못 하는거 아냐...

4 초기 임무

일단 우주 망원경인 탓에 돈이 엄청나게 필요한데, 스폰서를 받아내려면 그럴싸한 명분이 필요하다.업적을 보니 그냥 띄운다고 말만 했어도 되지 않았을까... 때문에 글라스트에게는 임무가 부여되었는데, 초기 임무들은 다음과 같다.

  • 활동성 은하 핵, 펄사, 초신성 잔해의 입자 가속 과정 연구
  • 지금까지 관측하지 못했던 감마선의 전 밴드에 대한 관측
  • 감마선 폭발체의 특성 조사
  • 암흑물질과 초기 우주에 대한 탐구
  • 호킹 복사로 인한 마이크로 블랙홀의 연구

위의 다섯 임무 외에 몇 가지 임무를 5년 간 진행한 후, 남은 기간동안 추가 임무를 진행하는 것으로 계획되어 있었다. 문제는 그걸 넘어선 속도가 너무나도 빨랐다.

5 시간 남는 김에 발견한 감마선 천문학 업적

5.1 펄사의 감마선 방출

펄사는 원래 전파를 내보내는 중성자별이지만 글라스트의 관측으로 인하여 감마선도 방출한다는 것이 밝혀졌다.

이 사건은 사이언스가 선정한 2009년 10대 과학 뉴스에 선정되었다.

5.2 감마선 관측 역사상 최강의 감마선 폭발 관측

거의 올라가자마자(...)인 2008년 9월, 용골자리 GRB 080916C[4]를 발견하게 되었다. 무려 0.999999c의 엄청난 속도로 제트가 방출되었는데, 이는 관측 역사상 가장 빠른 속도.

5.3 우주선과 초신성의 잔해

2010년 2월에 초신성의 잔해[5]가 입자 가속기의 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 발사한 지 단 1년 반만에 임무 중 하나가 클리어되어 버렸다.

5.4 우주 배경 감마선

Background Gamma-ray Source. 2010년 5월에 활동성 은하 핵으로부터 오는 감마선이 전체 감마선의 30%인 것이 밝혀졌다. 나머지 70%는 그를 제외한 요소들인데, 활동성 은하 핵이 얼마나 강력한 에너지를 발산하는지 알 수 있다.

5.5 우리은하의 γ, X-선 거품 구조


우리은하의 팽대부 상하로 거품처럼 생긴 구조가 발견되었다. 가장 유력한 정체는 은하 중심부의 초질량블랙홀로부터 나오는 제트. 에너지는 대략 20GeV 전후로 굉장히 강력하지만 그 밀도가 낮기 때문에 발견하는데 꽤 고생했다고 한다.

페르미 망원경이 발견한 탓에 페르미 거품(Fermi Bubbles)이라고 부른다.죽어서도 이름을 붙이는 페르미 다만 이 경우는 ROSAT와 WMAP이 훨씬 전에 발견했었지만, 뭔지 몰라서 생까고 있던 중에 페르미가 슬쩍해간 것에 가깝긴 하다.

참고로 여기까지가 2011년 전까지의 발견 중 굵직한 것들만 모은 것이다. 가히 공포스러운 수준.

이하의 업적은 차후 업데이트.

6 두 개의 카메라를 한 망원경에

페르미 망원경은 주 기능인 광역 감마선 탐지를 담당하는 LAT[6] 감마선 폭발의 발생을 감지하는 GBM[7]으로 구성되어 있다. 이로 인하여 글라스트는 주관측대상 지역을 탐지하는 와중에도 어느 방향에서 감마선 폭발이 발생하더라도 모두 감지할 수 있는 그야말로 멀티태스킹이 가능하다.

LAT는 30MeV에서 300GeV의 폭 넓은 파장대를 자랑하며, GBM은 8keV대의 낮은 에너지부터 LAT와 버금가는 초고에너지의 감마선 폭발을 모두 감지할 수 있다.

7 팀킬은 진행형

NASA의 희망인 제임스 웹 우주 망원경이 만드느라 아무것도 못 하고 NASA를 궁지로 몰아붙인 반면, 이쪽은 여러 스폰서들과 큰 기대를 하지 않고 만든 것으로 보이는데, 이 업적들로 인해서 제임스 웹은 노벨상 하나 정도론 돈 낭비의 운명을 피하기 힘들게 되었다.

그나마도 NASA가 제임스 웹에 올인할 수 있었던 것도 이 페르미 망원경의 존재가 있었기 때문이다. 그러니까 살려놓기는 얘가 살려놨는데, 얘 때문에 제임스 웹이 죽을 수도 있다.

8 관련항목

  1. ↑ 사실 콤튼 자체가 좀 일찍 죽기도 했다(...) 1991년 STS-37 아틀란티스로 쐈는데 애초에 궤도상 수리가 불가능한 1회용으로 만들다보니 자이로스코프 3개가 나가자 2000년에 그냥 재돌입시켜 버렸다. 반면, 이보다 1년 전에 허블에서 똑같이 자이로스코프 3개가 나갔을 땐 새 미션을 급조해서까지 고쳐줬는데 지못미.
  2. ↑ 감마선은 파장이 너무 짧은 탓에 관측 디바이스를 다 뚫고 지나가 버리기 때문에 관측 자체가 힘들고 이미징이 어려운 데다가 단순히 망원경 한 개만 띄우게 되면 물체의 방향조차도 알 수 없다.
  3. ↑ Gamma-ray Large Area Survey Telescope, 말 그대로 엄청 넓은 지역으로부터 나오는 감마선을 관측하는 망원경
  4. ↑ 2008년 9월 16일 세번째로 발견된 Gamma-ray Burst
  5. ↑ Super Nova Remnant
  6. ↑ The Large Area Telescope
  7. ↑ Gamma-ray Burst Monitor