물리학과 카르스텐 로트 교수 참여 국제공동연구단,

활동은하에서 방출되는 중성미자의 증거 발견

물리학과 카르스텐 로트 교수 연구팀이 참여하고 있는 국제공동연구단이 먼 거리에 있는 활동은하에서 방출된 고에너지 중성미자의 증거를 최초로 발견했다. 카르스텐 로트 교수가 참여 중인 아이스큐브 국제공동연구단은 이러한 내용을 과학기술분야 국제학술지 ‘사이언스’(IF: 63.83)에 발표했다.

‘메시에 77(M 77)’이라는 이름으로도 알려진 활동은하 ‘NGC 1068’은 인류에게 가장 익숙하고 또 가장 많이 연구된 은하이다. 1780년에 최초로 확인된 이 활동은하는 지구로부터 4천 7백만 광년 떨어져 있으며 지상에서도 쌍안경을 통해 관측할 수 있다.

그러나 Seyfert Ⅱ형으로 분류되는 활동은하 NGC 1068은 블랙홀이 있을 은하 중심부가 지구에서는 가려져 보이지 않는다. Seyfert Ⅱ형 은하에서는 은하 중심 방향으로 나선형을 그리며 떨어지는 밀도 높은 가스 또는 입자들에서 생성된 높은 에너지 방사선이 은하핵 주변의 토러스 구조 형태의 먼지에 가려진다.

빛과 다르게 수많은 중성미자는 밀도가 매우 높은 환경을 쉽게 벗어날 수 있으며 우리은하 밖에 퍼져있는 물질이나 전자기장에 의한 영향을 거의 받지 않고 지구에 도달할 수 있다. 따라서 중성미자는 우주에서 가장 극한 환경을 지닌 천체가 어떻게 작동하는지에 관한 질문을 푸는 열쇠가 될 수 있다.

아이스큐브 국제공동연구단은 최근 거대 중성미자 망원경을 통해 NGC 1068에서 온 테라전자볼트(TeV) 이상의 에너지를 지닌 80여 개의 중성미자를 관측하였다. 이 관측을 통해 국제공동연구진은 중성미자 천문학의 실현에 큰 한 걸음을 내딛었다고 밝혔다. 위스콘신대학교 매디슨의 프란시스 할젠(Francis Halzen) 교수는 “여러 중성미자의 관측은 해당 중성미자들을 만들어 낸 확인이 어려운 천체의 내부를 들여다 볼 수 있다”고 말했다.

독일 뮌헨 공과대학교의 박사후연구원인 테오 글라우흐(Theo Glauch) 박사 역시 “NGC 1068은 미래 중성미자 망원경들의 기준점이 될 수 있을 것”이라며 “중성미자는 NGC 1068 은하를 완전히 새로운 관점에서 바라볼 수 있게 해줄 것”이라고 말했다.

물리학과 카르스텐 로트 교수 연구팀은 지난 2013년부터 아이스큐브 국제공동연구단의 정규 구성원으로 참여하고 있다. 아이스큐브 건설 초기부터 국제공동연구단에서 활동 중인 카르스텐 로트 교수는 “10년이 넘는 데이터 수집을 통해 Seyfert Ⅱ형 은하로부터 중성미자가 방출된다는 획기적인 발견을 했다”며 “이러한 발견은 우리가 우주에서 관찰할 수 있는 강력한 에너지를 지닌 입자들의 기원을 이해하는 데에 도움을 줄 것”이라고 밝혔다.

카르스텐 로트 교수 연구팀은 남극점에 위치할 차세대 검출기 프로젝트에도 참여하고 있으며 아이스큐브 검출기의 업그레이드를 위한 새로운 검출기 교정 시스템을 양산 중이다. 한국연구재단의 지원을 통해 개발 및 양산 중인 이 시스템은 2천여 개 이상의 소형 카메라와 LED 광원들을 사용하여 검출기를 구성하는 남극 빙하의 성질을 더욱 정밀하게 연구하고자 설계되었다. 이를 통해 이번 중성미자 근원의 확인과 같은 발견의 기회가 더욱 많아질 것으로 기대된다.

※ 논문명: "Evidence for neutrino emission fom the nearby active galaxy NGC 1068," The IceCube Collaboration: R. Abbasi et al.

※ 저널: Science, DOI:10.1126/science.abg3395