.Identity of the ‘unknown spaceship’ Amaterasu particle

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.Identity of the ‘unknown spaceship’ Amaterasu particle

'미지의 우주선' 아마테라스 입자의 정체

다양한 곳에서 강한 에너지의 우주선 입자가 생성된다. 고에너지 우주선 입자들이 지구 대기권을 통과하면서 남긴 흔적을 관측할 수 있다. 사진=A. Chantelauze/S. Staffi/L. Bret/Pierre Auger Observatory

물리학자들은 이를 초고에너지 우주선(Ultra-high-energy cosmic ray, UHECR)이라고 부른다. 무려 수 EeV(엑사 일렉트론볼트), 즉 10의 18제곱 이상의 어마어마한 에너지를 갖고 있다. 다양한 곳에서 강한 에너지의 우주선 입자가 생성된다. 고에너지 우주선 입자들이 지구 대기권을 통과하면서 남긴 흔적을 관측할 수 있다. 다양한 곳에서 강한 에너지의 우주선 입자가 생성된다. 고에너지 우주선 입자들이 지구 대기권을 통과하면서 남긴 흔적을 관측할 수 있다. 사진=A. Chantelauze/S. Staffi/L. Bret/Pierre Auger Observatory

텅 빈 우주 공간에서 날아온 초고에너지 입자, 암흑물질 때문에 생겨났다? 2024.02.05(월) 14:53:16

최근 독자들에게서 이런 문의를 많이 받는다. 존재할 수 없는, 강력한 입자라고 하는 아마테라스 입자에 대해 설명해달라는 것이다. 하지만 아쉽게도 (아직은) 그에 대해 과학자들이 들려줄 만한 좋은 이야기가 없다. 입자를 발견만 했을 뿐 정확히 어디에서 온 것인지, 그 정체가 무엇인지는 밝혀지지 않았다. 그래도 궁금해하는 독자들을 위해 특별히 준비했다. 아마테라스 입자를 발견하고 연구한 연구자들과의 이메일 인터뷰를 통해 정리한 따끈따끈한 이야기를 소개한다.

지금도 하늘에서는 온갖 우주선(線) 입자가 쏟아진다. 태양에서 날아오는 것도 상당히 많지만, 태양계 너머 우리 은하 공간 또는 훨씬 먼 다른 외부 은하에서 날아오는 우주선들도 섞여 있다. 사실 100년 전까지만 해도 사람들은 우주선이 단순히 태양에서 날아오는 입자일 거라 생각했다. 물리학자 빅토르 헤스는 이를 검증하기 위해 부분일식이 일어나는 날 열기구를 타고 하늘로 올라가 태양이 달에 가려지는 동안 방사선 수치가 떨어지는지를 확인했다.

하지만 태양이 가려지든 안 가려지든 상관없이 방사선 양은 비슷했다. 이를 통해 헤스는 태양에서만 날아올 거라 생각했던 우주선의 정체가 태양계 바깥 먼 우주에서 날아오는 입자임을 알아냈다. 이 발견으로 그는 노벨 물리학상을 수상했다. 보통 지구에 쏟아지는 우주선 입자의 에너지는 수 GeV(기가일렉트론볼트) 수준이다. 이 정도 규모의 우주선 입자는 우리 은하 안에서 폭발한 초신성이나 멀리서 활동 중인 초거대 질량 블랙홀의 제트 등을 통해 만들어질 수 있다. 그런데 아주 가끔 이런 일반적인 수준을 훨씬 뛰어넘는 엄청 강력한 우주선 입자가 쏟아질 때가 있다.

https://youtu.be/qxMznduisMU

실제로 1991년 10월에 역대 가장 강력한 우주선 입자가 포착된 적이 있다. 미국 유타주에 위치한 관측소에서 320EeV 스케일을 넘는 어마어마한 세기의 우주선 입자가 포착되었다. 원자핵 하나가 거의 빛의 속도에 가깝게 날아왔다는 뜻이다. 이 정도 에너지면 시속 100km로 날아가는 야구공과 맞먹는 수준이다. 생각해보라. 기껏해야 양성자 몇 개로 모여 있는 원자핵이 훨씬 거대한 야구공과 맞먹는 에너지로 날아왔다!

이것은 지구에서 가장 거대한 입자가속기로 가장 빠르게 가속할 수 있는 양성자의 에너지보다 4000만 배나 더 강하다. 인간이 만들 수 있는 가장 강력한 입자보다 4000만 배나 강하다니…. 이 정도로 강한 에너지까지 입자를 가속하려면 수성 궤도만큼 거대한 입자가속기가 필요하다. 이 말도 안 되는 초고에너지 우주선에게는 ‘오마이갓 입자’라는 재밌는 별명이 붙었다. 2021년 유타주의 관측소로 또 다른 초고에너지 입자가 날아왔다.

2년에 걸쳐 계산과 검증이 이어졌다. 그리하여 올해 이 우주선 입자가 무려 240EeV 수준의 에너지를 가졌다는 최종 결과가 발표되었다. 앞서 관측된 오마이갓 입자에는 살짝 못 미치지만 그에 이어 역대 두 번째로 가장 강력한 초고에너지 우주선 입자다. 이 입자에는 일본의 신화에 등장하는 ‘아마테라스’라는 이름이 붙었다. 이 강력한 초고에너지 우주선 입자는 대체 어디에서 날아온 걸까? 얼마나 먼 거리를 날아온 걸까?

이번 관측에서는 우주선 입자가 지구 대기권을 통과하며 쏟아낸 다양한 입자들의 관측을 통해 우주선 입자가 어느 방향에서 날아왔는지를 유추할 수 있었다. 그동안 날아온 초고에너지 우주선 입자 대부분은 크게 두 방향에서 날아왔다. 한 곳은 우리 은하 중심부 방향이고, 다른 한 곳은 거대한 은하 M87이 있는 방향이다. 둘 모두 중심에 초거대 질량 블랙홀이 있는 방향이다. 그래서 천문학자들은 초고에너지 우주선 입자 대부분이 강력한 블랙홀 활동에서 만들어졌을 거라 생각했다.

그런데 이번에 포착된 아마테라스 입자는 많이 이상하다. 입자가 날아온 방향을 추적해보면 은하가 하나도 없는 텅 빈 로컬 보이드를 향하기 때문이다. 블랙홀도, 초신성도, 그 무엇도 없는 거대하게 텅 빈 우주의 공허에서 강력한 초고에너지 입자가 갑자기 날아온 것이다.

아마테라스 입자가 날아온 것으로 의심되는 방향에는 별다른 천체가 없는 보이드뿐이다.

아마테라스 입자가 날아온 것으로 의심되는 방향에는 별다른 천체가 없는 보이드뿐이다. 아마테라스 입자가 날아온 것으로 의심되는 방향에는 별다른 천체가 없는 보이드뿐이다. 혹시 로컬 보이드 너머 훨씬 먼 거리의 퀘이사 같은 천체에서 날아온 입자는 아닐까? 물론 가능성이 아예 없는 것은 아니지만 그럴 확률은 높지 않다.

우주 전역에서는 빅뱅 직후 쏟아진 태초의 빛, 우주배경복사의 광자가 날아다니고 있다. 그래서 먼 우주에서 날아오는 모든 입자들은 반드시 우주배경복사의 광자와 언젠간 부딪히고 산란되며 에너지를 잃어야 한다. 우주배경복사 광자를 요리조리 모두 피하면서 일체 산란을 겪지 않고 지구로 날아오는 것은 불가능하다. 우주배경복사의 에너지를 고려했을 때, 초고에너지 입자가 우주배경복사의 광자와 부딪히지 않고 가장 멀리까지 날아갈 수 있는 한계는 대략 1억 6000만 광년 거리까지다.

초고에너지 우주선 입자들이 그 이상의 먼 거리에서 날아왔을 거라고는 기대하기 어렵다. 이 한계를 GZK 한계(Greisen–Zatsepin–Kuzmin Limit)라고 한다. 즉 그리 멀지 않은 로컬 보이드의 공허 한복판에서 날아온 입자라고 보는 것이 가장 합리적이다. 아무것도 없는 텅 빈 곳에서 가장 강력한 입자가 날아왔다는 것이 가장 합리적인 결론이라니, 정말 당황스러운 결론이다.

원래는 다른 방향의 천체에서 날아오다가 은하 간 공간의 자기장에 영향을 받아 입자의 방향이 틀어졌을 가능성도 있다. 하지만 이 정도로 강력한 에너지를 갖고 있다면 은하 간 자기장의 영향을 크게 받지는 않는다. 너무 속도가 빠르기 때문이다. 즉 원래의 방향을 크게 벗어나지 않고 그대로 날아왔을 가능성이 가장 크다. 그렇다면 대체 아무것도 없는 텅 빈 곳에서 어떻게 이런 강력한 입자가 날아올 수 있을까?

이에 대해 연구진은 아주 흥미로운 가능성을 조심스럽게 제안했다. 암흑 물질 입자의 쌍소멸이다. 암흑 물질 역시 여전히 정체가 밝혀지지 않았지만 이들도 물질과 반물질의 개념이 있을 거라 추정된다. 그렇다면 암흑 물질의 입자와 반입자가 서로 충돌하면서 막대한 에너지를 남기고 사라지는 쌍소멸이 가능하다! 어쩌면 그동안 포착한 미지의 초고에너지 우주선 입자는 암흑 물질 입자의 쌍소멸에서 튀어나온 에너지였을 수도 있다.

초고에너지 우주선 입자라는 미지의 정체가 암흑 물질이라는 또 다른 미지의 존재일지도 모른다니, 굉장히 흥미로운 주장이다. 물론 지금으로선 초고에너지 우주선 입자의 정확한 기원을 이야기하기 어렵다. 가장 큰 문제는 초고에너지 입자를 아직 충분히 포착하지 못했다는 점이다. 우연히 포착된 몇 개 안되는 입자들의 관측 결과만으로는 통계적인 분석을 하기가 어렵다. 지금까지 포착된 모든 초고에너지 입자가 다 하나의 기원에서 날아온 것인지, 아니면 각 입자가 전혀 상관없는 별개의 기원을 갖고 있는지조차 말할 수 없다. 우주는 어둡고 흐릿하게 자신의 비밀을 감추지만, 때로는 너무 밝고 강력해서 이해할 수 없을 때도 있다.

참고

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo5095

https://www.scientificamerican.com/article/the-second-most-powerful-cosmic-ray-in-history-came-from-nowhere/

https://www.bizhankook.com/bk/article/27064

 

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메모 240206_0327.0532 나의사고실험 qpeoms 스토리텔링

'미지의 우주선' 아마테라스 입자의 정체?
텅 빈 우주 공간에서 날아온 초고에너지 입자, 암흑물질 때문에 생겨났다?

그러면 빅뱅은 어디에서 왔나? 이 질문의 답은 그릇에 담긴 물위에 떠있는 물체이다. 그릇은 시공간 mser이고, 물은 중력이며, 물위에 떠있는 것은 보통물질인 quxer(전에 사용항 표현으로 qvix, qix)이다.

2qux.lens가 빅뱅 물체이거나 아마테라스 입자이라면 그 값은 2이다. 만약 3quxer.lens 이면 그 값은 3이고, 무한대 정수(n).qux이면 그 value=n_chunk=bigbang.matter이다. 허허.

그래서 아마테라스 입자나 빅뱅물질은 empty mser에 나타난 qms.n.quxer.lenser.임이 틀림없다. 그 값은 어마어마한 암흑에너지가 qms.inside에서 왔으며 더큰 부피가 빈 시공간인 0kelvin.qems에서 채워져 qpoms.cmb.012를 value를 형성한다. 허허. 잼있네!

No photo description available.

Note 1.
Cosmic microwave background radiation (CMB, CMBR) is electromagnetic radiation with a frequency of approximately 160 GHz found throughout the universe. It is black body radiation generated in the hot universe in the past, and remains to this day observed in the form of radio waves. It was first predicted in 1948 by George Gamow, Ralph Alper, and Robert Hermann.

evidence of the big bang
Big Bang cosmology predicts that light escaping from matter will be observed throughout the universe with its current longer wavelength. In fact, the observation of cosmic background radiation corresponding to a temperature of 2.7K in all directions of the universe is direct evidence that the universe was hot and very uniform in the past, and played the most decisive role in establishing the Big Bang cosmology as orthodoxy.

ㅡAbsolute temperature (kelvin) is the SI unit of temperature. Since Kelvin measures absolute temperature, 0 K is absolute zero (the temperature at which the volume of an ideal gas becomes zero), and 0 degrees Celsius corresponds to 273.15 K. The unit of relative temperature is the Celsius degree. It is named after Lord Kelvin, and its symbol is K.

 

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Memo 240206_0327.0532 My thought experiment qpeoms storytelling

What is the identity of the ‘unknown spaceship’ Amaterasu particle?
Ultra-high energy particles flying from empty space, created by dark matter?

So where did the Big Bang come from? The answer to this question is an object floating on water in a bowl. The bowl is space-time mser, water is gravity, and what floats on the water is quxer (previously used expressions qvix, qix), which is ordinary matter.

If 2qux.lens is a Big Bang object or an Amaterasu particle, its value is 2. If it is 3quxer.lens, the value is 3, and if it is infinite integer (n).qux, the value=n_chunk=bigbang.matter. haha.

So the Amaterasu particle or Big Bang material must be the qms.n.quxer.lenser. that appears in the empty mser. The value comes from an enormous amount of dark energy from qms.inside, and a larger volume is filled from the empty space-time 0kelvin.qems, forming the value qpoms.cmb.012. haha. It's fun!

Sample oms.vix.a (standard2)
2401030806
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Sample oss.msbase (standard) -7.5%
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.Researchers seek to understand how regions of 'cosmic web' influence behavior of galaxies

연구자들은 '우주 거미줄' 영역이 은하의 행동에 어떻게 영향을 미치는지 이해하려고 노력합니다

Researchers seek to understand how regions of 'cosmic web' influence behavior of galaxies

캔자스 대학교 은하단의 가스와 별이 어떻게 생겼는지에 대한 컴퓨터 시뮬레이션으로 은하단이 우주 필라멘트 웹에 어떻게 내장되어 있는지 강조합니다. 컬러 이미지에서는 이미지의 강도와 색상이 가스의 밀도와 온도를 나타냅니다. 이 그림은 필라멘트에 내장된 은하를 연속적으로 확대한 모습을 보여줍니다. 오른쪽 상단부터 시계 반대 방향으로 눈금 막대의 길이는 330만 광년, 330만 광년, 33만 광년, 33만 광년을 나타냅니다. 오른쪽 아래 이미지는 이 시뮬레이션된 성단에 있는 은하계의 별들을 보여주며, 축척 막대는 330,000광년에 해당합니다. WISESize 프로그램은 관측을 사용하여 은하계에 있는 가스와 별이 근처 우주에 스며드는 우주 웹을 통해 이동할 때 공간적 분포를 측정합니다. 여기에 표시된 것과 같은 시뮬레이션을 비교함으로써 Rudnick과 공동 작업자는 우주 웹이 은하계를 어떻게 변경하는지 확인할 수 있습니다. 크레딧: Yannick Bahé

캔자스 대학교(KU)의 연구원들은 수명 동안 다양한 환경의 "우주망"을 통해 이동하는 은하의 진화 뒤에 있는 복잡한 메커니즘을 더 잘 이해하기를 희망합니다. 고려대 물리학 및 천문학 교수인 그레고리 루드닉(Gregory Rudnick )은 우주에서 이동하는 위치에 따라 변경되는 " 은하 의 가스 함량 및 별 형성 특성"을 연구하는 팀을 이끌고 있습니다 . "이 프로젝트의 주요 목적은 은하의 변형에 대한 환경 요인의 영향을 이해하는 것입니다."라고 Rudnick은 말했습니다.

-"우주에서 은하계는 다양한 밀도를 특징으로 하는 불균일한 분포로 퍼져 있습니다. 이러한 은하계는 수십에서 수백 개의 은하로 구성된 작은 그룹뿐만 아니라 수백에서 수천 개의 은하로 구성된 큰 클러스터로 합쳐집니다." 또한 은하계는 길쭉한 필라멘트 구조의 일부일 수도 있고 우주의 저밀도 지역에 고립된 상태로 존재할 수도 있다고 그는 말했습니다. 이전의 노력은 주로 은하단과 은하단의 은하계를 "장"이라고 불리는 우주의 가장 낮은 밀도 영역에 있는 은하계와 비교하는 데 중점을 두었습니다.

이 연구에서는 가장 밀도가 높은 지역을 연결하는 필라멘트의 고속도로를 무시했습니다. Rudnick의 팀은 은하군과 은하단으로 향하는 필라멘트의 환경에 은하가 어떻게 반응하는지에 초점을 맞춰 우주 밀도의 전체 동적 범위를 고려할 것이며 , 그 과정에서 은하의 진화를 변화시킬 것입니다. “은하는 은하단으로 가는 경로를 따라가며, 그룹과 성단으로 발전하기 전에 처음으로 밀도가 높은 환경을 경험합니다.”라고 Rudnick은 말했습니다.

"필라멘트로 은하를 연구하면 밀집된 환경과 은하의 초기 조우를 조사할 수 있습니다. 성단의 '도시 중심'으로 들어가는 대부분의 은하들은 이러한 '초고속도로'를 따라 그렇게 하며, 극소수의 은하만이 은하단으로 들어가는 시골 경로를 택합니다. 클러스터와 그룹은 주변 환경과 많이 상호 작용하지 않습니다. "필라멘트는 주간 고속도로와 유사하지만 밀집된 지역으로 이동이 적은 경로는 도시 경계에 접근하기 위해 캔자스의 시골 도로를 운전하는 것과 유사합니다. 은하계는 필라멘트로 존재할 수도 있고 구슬처럼 필라멘트로 존재하는 그룹으로 존재할 수도 있습니다. 실제로 우주의 대부분의 은하계는 그룹 내에 존재합니다.

따라서 우리의 연구를 통해 우리는 은하계에 대한 환경 영향의 시작과 은하계가 가장 흔하게 발견되는 지역인 필라멘트와 은하계에서 은하계가 어떻게 행동하는지에 대한 통찰력을 동시에 얻을 수 있습니다. 여러 떼." 연구의 주요 초점은 이러한 필라멘트, 필드, 은하 그룹 및 클러스터 내의 조건이 은하 내부 및 주변 가스의 "중입자 주기"를 어떻게 변경하는지입니다. 각각의 우주 이웃은 가스가 은하 내부와 주변에서 어떻게 행동하는지를 변화시키며 심지어 별이 형성되는 가장 밀도가 높은 분자 가스에도 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 이 중입자 주기의 중단은 새로운 별 생산을 촉진하거나 방해할 수 있습니다.

최근 2020년대 천문학 연구 목표를 수립하기 위한 천문학계의 연방 보고서인 Astro2020 Decadal 조사에서는 중입자 주기 이해를 향후 10년간의 핵심 과학 주제로 지정했습니다. "은하 사이의 공간에는 가스가 포함되어 있습니다. 실제로 우주에 있는 대부분의 원자는 이 가스에 있으며, 그 가스는 은하계에 부착될 수 있습니다."라고 Rudnick은 말했습니다. "이 은하간 가스는 별로 변환되지만 이 과정의 효율성은 상대적으로 낮으며 별 형성에 기여하는 비율은 적습니다. 대부분은 큰 바람의 형태로 추방됩니다. 이러한 바람 중 일부는 우주로 빠져나갑니다. 유출되고 나머지는 재활용되어 반환됩니다.

"이 지속적인 강착, 재활용 및 유출 주기를 중입자 주기라고 합니다. 은하계는 중입자 처리 엔진으로 개념화될 수 있으며, 은하간 매체에서 가스를 끌어와 그 중 일부를 별로 변환합니다. 별은 차례로 초신성이 되어 생성을 생성합니다. 더 무거운 원소. 가스의 일부는 우주로 날아가서 은하계 분수를 형성하고 결국 은하계로 다시 떨어집니다." 그러나 루드닉은 은하가 밀집된 환경에 직면할 때 주변 가스를 통과하면서 발생하는 압력을 경험할 수 있으며, 이 압력은 차례로 은하에서 가스를 적극적으로 제거하거나 은하에서 가스를 빼앗음으로써 중입자 순환을 방해할 수 있다고 설명했습니다.

미래의 가스 공급. 실제로, 은하단의 중심에서 은하계는 가스 공급이 중단됨에 따라 별을 만드는 힘이 소멸되는 것을 발견할 수 있습니다. "이 교란은 은하계의 가스 흡입 및 배출에 영향을 미쳐 별 형성 과정에 변화를 가져옵니다."라고 그는 말했습니다. "별 형성이 일시적으로 증가할 수 있지만 거의 모든 경우에 결국 별 형성은 감소하게 됩니다." KU의 Rudnick의 협력자에는 학부 연구원과 함께 보조금 제안을 형성하는 데 도움을 준 Kim Conger와 같은 대학원생이 포함됩니다. 그의 공동 일차 연구원이자 시에나 대학의 물리학 및 천문학 교수인 Rose Finn도 학생들을 고용하고 교육할 것입니다.

연구원들은 약 14,000개의 은하계에 대한 DESI Legacy Survey, WISE 및 GALEX 이미징과 같은 천문학적 데이터 세트를 사용할 것입니다. 보조금을 통해 구입할 맞춤형 필터가 장착된 은하의 새로운 영상을 얻기 위해 시에나의 0.7m 평면파 망원경을 사용하여 두 캠퍼스의 직원이 추가로 새로운 관측을 수행할 것입니다. 고려대 학생들은 이미 2021년과 2023년 관측천문학 공동과정을 이수한 것처럼 시에나 망원경을 이용해 원격으로 관측할 수 있게 된다. 지역 사회 봉사 활동 이 작업에는 Rudnick이 몇 년 전에 대학 수준의 천문학 교과 과정을 중등학교에 도입하기 위해 시작한 프로그램의 일환으로 캔자스와 뉴저지의 고등학생도 포함될 예정입니다. 새로운 보조금은 시에나 대학과 연계된 고등학교 천문학 수업을 설립하고 KU 로렌스 캠퍼스와 가까운 로렌스 고등학교에서 이미 제공되는 과정을 확장합니다. Rudnick은 이 수업을 통해 2020년에 KU로부터 Community Engaged Scholarship Award를 수상했습니다. 캔자스대학교 제공

https://phys.org/news/2024-01-regions-cosmic-web-behavior-galaxies.html

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메모 2402051647 나의 사고실험 qpeoms 스토리텔링

은하계의 다양한 밀도는 qpeoms가 회전 확장모드로 들어가면 나선형을 이룬다. 블랙홀이 원기둥을 감아 올라가듯 할 때 중성자 별들은 필라멘트의 틈사이에서 void.qpeoms 협곡의 등고선을 따라 갈 것이다. 그러면 은하계가 길쭉한 필라멘트 구조의 일부일 수도 있고 우주의 저밀도 지역에 고립된 상태로 존재할 수도 있다. 허허.

May be an image of 2 people, outer space and text

-"In the universe, galaxies are spread out in an uneven distribution, characterized by varying densities. These galaxies merge into large clusters consisting of hundreds to thousands of galaxies, as well as small groups consisting of tens to hundreds of galaxies." Galaxies could also be part of elongated filamentous structures or exist isolated in low-density regions of the universe, he said. Previous efforts have focused primarily on comparing galaxy clusters and the galaxies in them with galaxies in the lowest-density region of the universe, called the "field."

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Memo 2402051647 My thought experiment qpeoms storytelling

The varying densities of the galaxy form a spiral as the qpeoms enter rotational expansion mode. As the black hole coils upward, neutron stars will follow the contours of the void.qpeoms canyon between the filaments. The galaxy could then be part of an elongated filamentous structure, or it could exist isolated in a low-density region of the universe. haha.

Sample oms.vix.a (standard2)
2401030806
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Sample oss.msbase (standard) -7.5%
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