우리은하 중심을 저에너지 감마선으로 '직접 촬영'… 기구 실험으로 세계 최초

JAXA 등의 연구 그룹이 우리은하 중심에서 오는 저에너지 감마선을 광학 망원경과 같은 원리로 직접 촬영하는 데 세계 최초로 성공했다고 발표했습니다. 읽어 보니 겉보기엔 수수하지만 사실은 굉장한 이야기라는 생각이 들어 소개합니다.

대상은 150~600keV, 즉 1MeV보다 낮은 에너지의 감마선입니다. 이 대역은 정밀한 촬영 방법이 없고 배경 잡음도 커서 'MeV 갭'이라 불리는 미개척 영역이었습니다. 지금까지는 하늘 전체의 잡음과 미약한 신호를 모델링해 추정하는 간접적인 방법에 의존할 수밖에 없었다고 합니다.

사용된 장비는 전자의 궤적까지 추적할 수 있는 '전자 궤적 검출형 콤프턴 카메라(ETCC)'입니다. 2018년 오스트레일리아 중부에서 띄운 대형 기구 실험 'SMILE-2+'로 약 하루 동안 관측한 데이터를 분석해, 은하 중심 방향에서 오는 유의미한 신호를 영상으로 포착했습니다. 기존 콤프턴 카메라에서는 점광원도 고리 모양으로 퍼져 버리지만 ETCC에서는 한 점으로 모인다는 설명이 이해하기 쉬웠습니다.

얻어진 양전자 소멸 감마선은 기존 관측과 오차 범위 안에서 일치하면서도 세기는 약 2배였습니다. 이론값보다 몇 배 강한 방사가 더 확실해지면서 암흑물질이나 원시 블랙홀 같은 미지의 기원을 검증하는 데에도 기대가 모인다고 합니다. 성과는 2026년 8월 미국물리학회 학술지에 실렸고, Nature의 Research Highlight에서도 소개되었다고 합니다.

감도를 높인 다음 실험 'SMILE-3'도 2028년 예정된 호주 기구 실험의 후보로 준비가 진행 중이라고 합니다. '추측하는 과학'에서 '보는 과학'으로, 라는 표현이 무척 인상 깊었습니다.

출처: JAXA(일본 우주항공연구개발기구)