[천체물리 – 우주(과학)] ‘역대급’ 정체불명 극한에너지 우주선 관측…한국 과학자 주도

게티이미지뱅크 제공

우주 관측 사상 가장 높은 에너지를 가진 ‘우주선(cosmic ray)’이 관측됐다. 우주선은 우주공간에서 지구로 끊임없이 도달하는 각종 입자와 방사선을 의미한다. 천병구 한양대 물리학과 교수, 박일흥 성균관대 물리학과 교수 등 국내 연구진이 참여한 ‘텔레스코프 어레이(TA) 코퍼레이션’ 국제공동연구팀은 2.44×1020전자볼트(eV)의 에너지를 갖는 정체불명의 우주선을 관측하고 연구결과를 국제 학술지 ‘사이언스’에 24일(현지시간) 발표했다. 지금까지 지구에서 관측된 우주선 중 가장 강력해 ‘극한 에너지 우주선(UHECRs)’이라는 이름이 붙었다.

한국, 미국, 일본, 대만 등 국제공동연구팀으로 이뤄진 TA 연구단은 미국 유타주 사막에 설치된 지상망원경과 지표 입자검출기 등을 통해 2008년 5월부터 약 15년 간 천체 데이터를 관측하고 분석한 결과 2021년 5월 27일 10시 35분 56초 경(UTC·세계표준시 기준) 2.44x1020eV라는 강력한 에너지를 가진 우주선을 찾아냈다. 천병구 한양대 물리학과 교수는 “이 정도 에너지를 지닌 우주선을 구성하는 우주입자를 단 1그램(g)만 모아도 20킬로톤(kt·1kt은 TNT 1000t)급 핵폭탄 1000억 개가 뿜어내는 에너지와 맞먹는다”고 설명했다.

우주선은 1911년 미국 물리학자 빅터 헤스가 처음 관측한 이래 우주의 기원을 풀 핵심 열쇠로학계의 관심을 받고 있지만, 정확한 기원이나 생성 과정 등은 알려져 있지 않다. 지금까지 108~1018eV 영역에 해당하는 고에너지 우주선은 관측된 바 있지만 1020ev 급에 달하는 강한 에너지의 우주선이 관측된 것은 이번이 처음이다. 우주선에 포함된 하전 입자는 지구로 날아오는 동안 우주 자기장의 영향을 받으며 휘어지곤 하는데, 연구단은 이번에 관측된 우주선의 에너지가 너무 커서 자기장의 힘을 무시할 정도였다고 분석했다.

무엇보다 특이한 것은 이번 극한 에너지 우주선의 방향을 관측한 결과 우주선이 뿜어져 나온 것으로 추정되는 우주 공간에서는 우주선을 발생시킬 수 있을 만한 천체가 발견되지 않았다는 점이다. 천 교수는 “텅 빈 우주 공간에서 우주 자기장까지 억누를 정도의 엄청난 에너지가 발생한 셈”이라며 “우주선의 근원이 암흑물질일 가능성도 배제할 수 없다”고 설명했다. 암흑물질은 우주 물질의 약 25%를 차지하고 있다고 추정되지만 아무런 빛을 내지 않아 존재를 인식할 수 없는 미지의 물질이다.

다만 우주선은 날아오는 동안 우주에 존재하는 전자기파가 총체적으로 누적된 ‘우주배경복사’와 상호작용하면서 에너지를 조금씩 잃는다는 점에서 이번에 관측된 고에너지 우주선의 기원이 매우 먼 우주 공간은 아닐 것이라는 분석이다. 천 교수는 “최소 100메가파섹(Mpc·약 33만광년) 이내일 것”이라고 추정했다.

이번 발견에는 2017년부터 2022년까지 진행된 해외우수연구기관유치사업의 일환으로 연구에 참여한 국내 연구진의 기술이 큰 역할을 한 것으로 알려졌다. 우주선 입자를 검출하는 데 사용된 지표 입자검출기 30여 대는 한양대·성균관대 등 국내 연구진이 국내에서 직접 제작했다. 연구에 참여한 박일흥 성균관대 물리학과 교수는 “국내 연구진 4명이 6개월~2년 간 유타주 사막에 상주하며 검출기 총 260개를 재조립하고 점검했다”고 설명했다.

서울시 면적과 비슷한 700km2의 사막에 1.2km 간격으로 입자검출기를 설치해 2008년부터 우주로부터 떨어지는 우주선 입자를 검출했다. 우주선이 대기권에 들어오면 대기에 있는 질소 등과 만나 수많은 입자를 생성하는데, 이때 발생한 기본입자 ‘뮤온’의 비율을 관측해 에너지의 크기를 측정했다. 이를 지상망원경이 관측하는 자외선과 비교해 정확한 에너지 양을 검출하는 방식이다.

박 교수는 “국내 연구팀은 현재 유타 사막에서 실험 인프라를 구축하는 중”이라며 앞으로도 다양한 지역에서 우주로부터 날아오는 초고에너지 입자 데이터를 수집·분석할 예정이라고 설명했다. 천 교수는 “이번 결과를 통해 초강력한 에너지의 방향을 나타낸 새로운 우주지도를 그리는 등 천체천문학 연구의 새로운 발판이 될 것”이라고 밝혔다.

박건희 기자 wissen@donga.com

[출처] https://n.news.naver.com/article/584/0000025068?cds=news_media_pc

[천체물리 – 우주(과학)] 출처 모를 초고에너지 우주선 포착, 현대 물리학으로 ‘설명 불가’

 

현대 물리학 이론으로는 설명할 수 없는 초고에너지 ‘우주선(Cosmic Ray∙宇宙線)’이 두 번째로 포착됐다. 이 우주선의 출처 또한 전혀 알 수 없는 ‘공허(Void)’여서 인류의 천문학적·물리학적 한계를 보여준다는 평가가 나온다.

국제 ‘텔레스코프 어레이’(Telescope Array) 공동연구단은 지난 2021년 포착된 우주선 입자의 에너지가 244EeV(엑사전자볼트=10의 18제곱 전자볼트)로 이론상 가능한 수치보다 5배나 큰 것으로 분석됐다고 24일 밝혔다. 이번 연구는 과학 저널 ‘사이언스(Science)’ 최신호에 게재됐다.

텔레스코프 어레이는 미국 유타대학교, 일본 도쿄대학교가 주도하는 국제 연구단으로 미국 유타주 서부 사막에 입자 검출기 507개를 700㎢의 면적에 일정하게 배열해 만든 ‘코스믹 어레이’를 이용해 우주를 연구한다. 국내에서는 성균관대 박일흥 교수와 한양대 천병구 교수, 울산과기원(UNIST) 류동수 교수 연구팀 등이 참여하고 있다.

‘우주선’은 이름과 달리 우주에서 들어오는 방사선과 입자를 모두 포함하는 개념이다. 이번에 포착된 우주선은 일본 오사카 공립 대학교의 천문학자 토시히로 후지이가 2021년 5월 27일 일상적인 관측을 진행하다 우연히 발견했다. 후지이 박사는 네이처 인터뷰에서 “처음에는 소프트웨어에 버그가 발생했거나 단순한 관측 오류라고 생각했다”며 “하지만 (관측은) 오류가 아니었다”고 했다. 연구단은 일본 신화에 나오는 태양의 여신 이름을 따 이 우주선을 ‘아마테라스 입자’로 명명했다.

아마테라스 입자는 코스믹 어레이의 북서쪽 부근 검출기 23개, 48㎢ 면적에서 포착됐다. 이 입자들을 분석한 결과 에너지가 244EeV에 달하는 사실이 밝혀진 것인데, 1Eev 이상의 에너지를 갖는 우주선을 ‘초고에너지 우주선(UHECR)’이라고 부르는 점을 고려하면 일반적인 UHECR의 200배를 넘어서는 위력이다. 1Eev는 인간이 만든 입자가속기에서 도달할 수 있는 에너지보다 약 100만배 강력한 수준이다.

 

이렇게 강력한 UHECR이 관측된 것은 이번이 두 번째다. 가장 먼저 포착된 초고에너지 UHECR은 1991년 포착된 ‘오마이갓 입자(oh-my-God particle)’로 에너지 수준이 320Eev에 달했다. 1991년 이후로도 30개 이상의 UHECR이 관측됐으나 에너지 수준이 ‘오마이갓 입자’와 비슷한 수준에 달한 경우는 이번이 처음이다.

김효인 기자  : 테크부 과학팀 김효인 기자입니다.

[출처] https://www.chosun.com/economy/science/2023/11/24/SLBGMJAQ5RFIDIYW5HWLWMRLJQ/

[산업] “인류 구원할 우리가 무조건 옳다” 이 오만이 오픈AI 사태 불렀다 실리콘밸리 ‘효율적 이타주의’ 논란

“자신에게 인류를 구원할 수 있는 특별함이 있다고 철석같이 믿는 사람들은 그 목적을 위해 극단적 행동도 서슴지 않는 실수를 범한다.”

지난 17일(현지 시각) 이사회의 반란으로 갑작스럽게 해고됐던 샘 올트먼 오픈AI 최고경영자(CEO)가 전격 복귀한 다음 날인 22일. 구글 인공지능(AI) 연구팀 출신으로 AI 스타트업 ‘코히어(Cohere)’를 창업한 에이단 고메즈 CEO는 직원들에게 이 같은 내용의 메일을 보내며 “(실리콘밸리의) 효율적 이타주의(Effective Altruism)는 독단적인 자기 과시로 변질됐다”고 했다. 인류에 대한 AI의 위협을 막겠다며 올트먼을 해고시킨 오픈AI 이사회의 결정이 투자자나 직원 등 누구를 위한 것도 아니라 독선(獨善)에 불과했다고 작심 비판한 것이다.

◇오픈AI 사태 촉발한 효율적 이타주의 갈등

효율적 이타주의는 좋은 일을 할 때 냉정한 이성으로 긍정적 효과를 극대화시키는 방법을 추구해야 한다는 윤리 사상이다. 당장 눈앞에 있는 어려운 사람에게 돈을 주는 것이 나은지, 아니면 그 돈을 활용해 부를 창출하고 미래에 더 많은 사람을 구하는 것이 나은지 효율적으로 판단해야 한다는 식이다.

이 사상은 십수 년 전부터 실리콘밸리에서 크게 유행하며 거물 추종자를 양산했다. 올트먼을 쫓아낸 일리야 수츠케버 오픈AI 수석 과학자와 애덤 디앤젤로 쿼라 CEO 등 오픈AI 이사진도 이 사상의 열렬한 신봉자들이다. 이들이 ‘당장의 수백·수천 명의 이익보다 미래 수조 명의 잠재적 생명을 구하는 게 더 옳다(효율적이다)’는 논리로 그 어떤 피해를 감수하면서라도 AI의 폭주를 막는 일에 집착하게 된 것도 이 때문이다.

월스트리트저널(WSJ)은 “오픈AI 사태는 효율적 이타주의의 ‘신자’와 ‘비신자’ 간의 분열이 얼마나 큰지 보여준다”고 했다. 실제로 현실과 동떨어진 거대 담론은 오래전부터 오픈AI의 사내 갈등을 키워온 것으로 전해졌다. WSJ에 따르면 수츠케버는 인간보다 더 뛰어난 일반 인공지능(AGI)이 인간의 가치에 부합하는 일만 하도록 통제하는 ‘수퍼얼라인먼트’ 연구팀을 구성하면서, 향후 4년간 회사 컴퓨팅 자원의 5분의 1을 쓰겠다고 밝혔다. 하지만 이 때문에 당장 내년에 일어나는 미국 대선에 영향을 미치는 AI의 오·남용 문제를 해결할 역량은 줄었다. 이상만 좇는 이사진에 불만을 품는 직원이 많아진 배경이다.

전문가들은 “자신들이 인류를 구원할 수 있다고 착각하는 효율적 이타주의자들이 결과적으론 AI 난개발을 더욱 부추기게 됐다”고 지적한다. AI 상용화를 적극적으로 추진하는 올트먼이 회사로 복귀하면서, AI 안전을 중시하던 인물들이 이사회에서 사라지고 그 빈자리가 AI의 상용화를 지지하는 기업가·경제학자 등으로 채워졌기 때문이다.

◇변질된 윤리 사상, 사기의 면죄부로

효율적 이타주의를 악용하는 실리콘밸리 창업자도 흔하다. BBC는 지난해 10조원이 넘는 피해액을 기록한 가상 화폐 거래소 FTX의 몰락에 대해 “기업가들의 가장 편리한 홍보 수단이 된 효율적 이타주의가 문제”라고 지적했다. 샘 뱅크먼-프리드 FTX 창업자는 평소 이 사상의 추종자로 유명한 데다, FTX를 키우는 과정에서도 ‘돈을 많이 벌어 더 많은 기부를 하겠다’며 거액의 투자를 유치했기 때문이다.

실리콘밸리=오로라 특파원 : 날카롭되 친절한 글을 쓰겠습니다.

 

[출처] https://www.chosun.com/economy/tech_it/2023/11/24/ONXLC5AHBZFVFDB4MLX6J5UGKA/

[천체물리 – 우주(과학)] 지구종말이 현실로?…태양계로 돌진하는 백색왜성의 비밀 [아하! 우주]

[서울신문 나우뉴스]

태양계로 질주하는 백색왜성 그래픽 이미지1998년 개봉한 영화 ‘딥 임팩트’는 갑자기 발견된 미확인 혜성이 지구에 충돌한다는 내용을 다루고 있다. 물론 영화의 내용은 허구지만, 갑작스럽게 나타난 혜성이 지구에 충돌할 가능성 자체는 0%는 아니다.

다행히 지구 근방 소행성 가운데서 가까운 미래에 충돌할 소행성은 없지만, 태양계 외곽에 자리 잡은 얼음 천체들의 모임인 오르트 구름에서 갑자기 태양계 안쪽으로 진입하는 혜성이 생길 수 있기 때문이다.

작년 일부 천문학자들은 미래 태양계가 그런 일을 실제로 겪을 수 있다는 증거를 발견했다. 이 과학자들이 유럽우주국(ESA)의 가이아(Gaia) 관측 위성 데이터를 분석한 결과 고물자리 방향으로 36광년 떨어져 있는 백색왜성 ‘WD 0810-353’은 태양계 방향으로 진입하는 것으로 나타났다.

연구팀의 계산에 의하면 WD 0810-353은 2만 9000년 후 태양에서 4.6조㎞ 거리를 지나가게 된다. 지구~태양 거리의 3만 1000배 정도 더 멀리 떨어진 장소다. 그러면 별 영향이 없는 게 아니냐고 반문할 수 있지만, 이 백색왜성이 지나는 곳이 하필이면 장주기 혜성의 고향인 오르트 구름이 있는 궤도다.

태양계 안쪽으로 진입하는 오르트 구름 천체의 궤도. 사진=ESO/L. Calçada백색왜성은 태양 같은 별이 타다 남고 남은 잔해로 크기는 작지만, 별과 비슷한 중력을 지니고 있다. WD 0810-353의 질량은 태양의 2/3 정도로 스쳐 지나가면서 많은 오르트 구름 천체의 궤도를 바꿀 수 있다. 이 가운데 일부는 태양계 안쪽으로 들어와 지구를 위협할 수 있는 셈이다.

하지만 이 연구 결과에 의문을 품은 다른 과학자 팀이 유럽남방천문대(ESO) 대형 망원경인 VLT의 FORS2 장치를 이용해 WD 0810-353를 다시 관측했다. 그 결과 WD 0810-353이 태양계 외곽의 오르트 구름을 휘젓고 지나갈 가능성은 낮은 것으로 확인됐다. 사실은 가이아의 WD 0810-353 스펙트럼 관측 결과에 오차가 많아 속도와 방향을 잘못 계산했던 것이었다.

할리우드 영화 업계에는 아쉬운 소식일지도 모르지만, 이번 연구 결과는 과학자에서 지속적인 검증이 중요한 이유를 보여주고 있다. 과학적 방법으로 밝혀진 사실이라도 후속 연구를 통해 뒤집힐 수 있기 때문에 수많은 검증을 거쳐야 학계에서 인정받을 수 있다.

다만 이 연구와 별개로 오르트 구름은 태양에서 멀리 떨어져 있을 뿐 아니라 넓게 분포되어 있어 지나가는 별의 중력에 간섭 받을 가능성이 높다. 과거 지구에 충돌한 혜성 중 일부는 이런 식으로 도달했을 가능성이 있다. 따라서 미래 태양계를 스쳐 지나갈 수 있는 다른 천체에 대해 연구는 앞으로 계속 필요하다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

[출처] https://n.news.naver.com/mnews/hotissue/article/081/0003409194?cid=1017777&type=series&cds=news_media_pc