감마선 폭발
멀리 떨어진 은하들에서 관측되는 에너지의 폭발로 인한 감마선의 섬광 / From Wikipedia, the free encyclopedia
감마선 폭발(gamma ray burst; GRB)[1]이란 멀리 떨어진 은하들에서 관측되는 에너지의 폭발로 인한 감마선의 섬광이다. 감마선 폭발을 일으킨 천체를 감마선 폭발체(gamma ray burster)라고 한다.[2] 감마선 폭발은 우주에서 일어나는 전자기 복사 현상 중 가장 밝다.[3] 폭발 지속 시간은 짧으면 10 밀리초에서 길면 수 시간까지 지속될 수 있다.[4][5][6] 최초의 폭발이 있고 나서 감마선보다 파장이 긴 엑스선, 자외선, 가시광선, 적외선, 마이크로파, 전파의 "잔유휘광(afterglow)"[7]이 감마선 폭발 자체보다 더 긴 시간동안 지속된다.[8]
관측된 대부분의 GRB는 매우 빠르게 자전하는 질량이 큰 항성이 초신성 또는 극초신성으로 짜부라져 중성자별이나 쿼크별, 또는 블랙홀을 형성하면서 방출되는 강렬한 복사선이 집중된 좁은 빛줄기로 생각된다. GRB의 하위 종류 중 어떤 것들은 초신성 폭발이 아닌 중성자별 두 개가 서로 충돌, 융합하여 발생하는 것으로 보인다. 이러한 사건이 일어나면 GRB 전구체인 항성의 껍질과 핵 사이에 공명이 발생, 불과 수 초 동안 엄청난 조석력이 작용하여 별의 껍질 전체를 찢어발겨 흩어놓아 폭발의 원인이 되는 것 같다.[9]
대부분의 감마선 폭발체들은 지구에서 수십억 광년 떨어져 있다. GRB는 그 에너지가 무지막지하게 크며(일반적인 GRB는 태양이 1백억 년 동안 낼 수 있는 에너지를 불과 수 초에 걸쳐 방출한다), 또 극도로 드물다(수백만 년 동안 몇 개 은하에 한두 번).[10] 지금까지 관측된 모든 GRB들은 우리은하 바깥에서 폭발했으나, 유사 현상인 연감마선 연속 방출원(SGR)은 우리은하 안의 마그네타와 관련된 현상인 것으로 생각된다. 우리은하 내부에서 발생한 GRB의 축이 지구를 똑바로 향하고 있으면 대량절멸을 일으킬 수 있다는 설이 있다.[11]
1967년 비밀 핵실험을 탐지하기 위해 쏘아올렸던 벨라 위성이 GRB를 처음 포착했다. 이후 수 년에 걸쳐 GRB의 정체를 밝히기 위한 수백 가지의 가설들이 제기되었는데, 그 정체로 거론된 천체는 가깝게는 혜성에서 멀게는 중성자별에 이르기까지 다양했다.[12] 그러나 이러한 가설들을 검증하기에는 정보가 너무 적었다. 1997년에 이르러서야 GRB의 엑스선-가시광선 잔유휘광을 포착하고 가시광 분광학으로 그 적색편이를 직접 측정함으로써 GRB의 거리와 에너지를 알아낼 수 있었다. 이 발견들과 뒤따른 은하 및 초신성 연구에 의해 GRB의 거리와 광도가 더욱 정확히 밝혀졌다. 그 결과 GRB가 먼 외부은하들에서 발생한 현상이며 그 원인은 질량이 큰 항성의 폭발과 관련이 있다는 이해가 정립되었다.