멕시코에는 '시에라네그라' 라는 화산이 존재한다. 한때 활화산이었으나, 지금은 백두산과 같이 분화를 멈추고 쉬고 있는 휴화산 상태이다.

이 화산의 해발고도 4100m지점에는 그 자연의 분위기와는 걸맞지 않는 이상한 구조물이 존재한다. 바로 물탱크다.

화산 옆에 뜬금없이 있는 물탱크.

심지어 이 물탱크는 하나가 아니다.

엄청난 크기의 물탱크가 수백개나 존재한다.

무려 300여개의 물탱크가 일정한 간격으로 배열되어 거대한 구조를 이루고 있다.

각각의 물탱크는 지름 7m, 높이 5m의 거대한 원통이며, 그 안에는 물만 18만리터가 넘게 보관되어있다.

이러한 물탱크가 300여개나 있다는 말씀.

왜 멕시코는 물탱크를 이런 외진 곳에 한개도 아닌 수백여개를 박아놨을까?

주변에 사람이 있는 것도 아니다. 즉, 농공업 용수는 아니라는 뜻.

이 물탱크는 사실, 단순한 물탱크가 아니다.

고도의 과학기술이 접목된, '관측기기'이다.

우리가 알고있는 관측기기와는 사뭇 다른 모습이다.

우리가 흔히 접하고, 상상하는 관측기기라 함은.. 길다란 통에 렌즈나 거울이 몇 개씩 들어간 '망원경'을 뜻한다.

즉, 빛을 모으는 광학기기라는 소리지.

하지만 외관을 봐서는 도무지 이게 관측기기라는게 믿겨지지 않는다.

사실, 이 물탱크들은 약간 특이한 빛을 관측한다.

바로 감마선이다.

감마선은 전자기파의 일종으로, 파장이 수 pm미터에 불과한 매우매우매우 큰 에너지를 가진 전자기파이다.

인간을 비롯한 지구상의 생명체는 이 감마선에 노출 시 DNA에 변형이 오고 피부가 괴사하는 등의 치명적인 피해를 입을 수 있다.

즉, 감마선은 자연이 만들어낸 위협적인 무기 중 하나라는 것.

그러나 우리에겐 태양으로부터 나오는 하전입자로 생긴 방어선, 그리고 대기라는 2차 방어선이 존재하여

우주로부터 날아오는 대부분의 감마선은 가로막힌다.

대부분의 감마선은 대기의 산란에 가로막힌다.

허나, 무엇이든지 간에 '급'이 존재하듯, 감마선 중에서도 엄청나게 큰 에너지를 갖고있는 녀석들은 두 개의 방어선을 뚫고 지표면에 도달하기도 한다.

물론 그 양이 매우 적어서 우리에겐 별 피해가 없긴 하지만.

멕시코의 물탱크는 이렇게 지표면에 떨어지는 감마선을 관측한다.

감마선은 두 개의 방어선을 거치며 그 에너지를 상당부분 잃지만, 그럼에도 큰 에너지를 갖는다.

큰 에너지를 가진 감마선이 물속으로 들어가는 경우 빛보다 빠른 속도로 이동할 수 있는데

이렇게 빛보다 빠르게 이동하는 입자로 인해 파란색의 빛이 발광하게 된다. 이러한 발광현상을 가리켜 '체렌코프 현상'이라고 부른다.

원자로의 내부에서 볼 수 있는 체렌코프 현상

여기서 빛보다 빠르다 함은 입자의 속도가 30만km/s의 속도를 넘는다는 뜻이 아니라,

특정 매질 속에서 느려진 빛의속도보다 빠르다는 뜻이다.

원자로가 가동될 때 나타나는 체렌코프 현상

물속에서 빛의 속도는 평소의 80퍼센트 수준인 약 23만km/s의 속도를 가지는데, 감마선의 경우 입자의 에너지가 워낙 커서

그 속도도 엄청나기 때문에 23만km/s의 속도를 가뿐히 넘을 수 있다는 말씀.

물탱크 속에는 4 개의 증폭기가 달려있어 감마선이 물 속으로 들어가 '체렌코프 현상'으로 발생된 빛을 증폭한다.

이 증폭된 빛의 신호는 중앙에 있는 제어실로 보내져 과학자들이 연구를 할 수 있게 한다.

300개에 달하는 물탱크는 각각 이 역할을 수행하며, 300여개의 데이터로부터 

감마선이 어느 방향에서, 얼마나 먼 거리에서 우리에게 왔는지 알 수 있게 해준다.

감마선은 피부는 물론, 납 판마저 투과할 수 있는 엄청난 투과력을 자랑한다.

왜 이런 특이한 형태의 관측기기를 사용하는 것일까?

이는 매우 단순하다. 전자기파의 에너지가 클수록 투과력이 좋아지기 때문이다.

일반적으로 물질을 이루는 분자의 결합거리는 수 nm이다.

하지만 앞서 말했듯, 감마선의 파장은 수 pm이다. 나노미터보다 천분의 1이나 짧은 파장을 갖고있다는 말씀.

그렇기에 이들은 물질을 쉽게 뚫고 지나간다.

그 물질 중에는 빛을 반사하여 모아야 하는 거울이나 렌즈도 포함되겠지?

그래서 감마선은 일반적인 망원경의 구조로는 관측할 수 없다는 거다.

그래.. 관측하는건 좋다 이거야.

그럼 과학자들은 이 물탱크로 도대체 무엇을 관측하는 것일까?

과학자들은 이 특이한 관측기기로, 약간 특이한 천체를 관측하고 있다.

SS433 마이크로퀘이사의 컨셉아트

바로 SS 433이라고 불리우는 천체이다.

SS 433은 '마이크로퀘이사' 라고 불리우는 미스터리 천체의 하나로, 일반적으로 퀘이사라고 하면 수십억광년 떨어져 있는 

초기은하에서 많이 볼 수 있는 형태를 떠올리기 쉬우나, SS 433의 경우는 우리로부터 불과 15000광년밖에 안 떨어져 있는

매우 가까운 퀘이사이다.

보통의 퀘이사는 엄청 멀리 떨어져 있으나, 그 빛의 세기가 거의 은하의 밝기와 맞먹는 천체여서 별과 비슷하게 보인다고 하여

'준 항성'이라는 이름이 붙여졌다. 이 퀘이사들은 활동성 은하, 즉 초기은하의 중심핵에 존재하는 엄청난 크기의 블랙홀로부터 발생되는

어마어마한 양의 감마선, 엑스선이 우주공간을 지나며 그 파장이 늘어나 마치 별과 같이 보인다.

마이크로퀘이사의 경우는 이름에서도 알 수 있듯, 비실비실한 퀘이사라고 생각하면 된다.

때문에 감마선을 발생시키는 마이크로퀘이사는 SS 433을 비롯하여 지금까지 발견된 수십여개의 마이크로퀘이사 중 손에 꼽을정도로 적은 편이다.

과학자들은 멕시코에 있는 거대한 물탱크 관측기기(HAWC)를 통해 마이크로퀘이사를 관측하며 

그동안 베일에 가려져 있던 퀘이사의 비밀을 파헤치려고 노력하고 있다.

3줄요약

1. 멕시코의 휴화산 정상부근에 물탱크가 존나많이 있다.

2. 물탱크의 정체는 HAWC라 불리우는 감마선 관측용 기기임.

3. 과학자들은 이 물탱크를 통해 퀘이사의 비밀을 벗기기 위해 연구중이다.

출처

https://phys.org/news/2018-10-mountaintop-observatory-gamma-rays-exotic.html#jCp

정보

Ryan Stubbs "Through Reborn Eyes - Unfiltered"