초록 ▼

□ 연구개요
우주 공간에서 지구로 날아오는 초고에너지 우주선(50 EeV, 약 8 주울, 또는 그 이상의 에너지)의 기원 및 특성을 규명하는 것은 현대 천문학 및 물리학에서 풀어야 할 난제 중의 하나이다. 초고에너지 우주선은 우리 은하 밖에서 온다고 추정하고 있지만, 이들의 기원에 대한 표준 모델은 아직 정립되지 않고 있다. 이 우주선을 가속할 수 있는 천체로는, 은하단 내부 및 외부 충격파, 활동성 은하핵 제트의 충격파, 거대 블랙홀 부근 부착원반, 감마선 폭발체의 내부 충격파 등이 있다. 그렇지만 이 우주선은 우주배경복사와

□ 연구개요
우주 공간에서 지구로 날아오는 초고에너지 우주선(50 EeV, 약 8 주울, 또는 그 이상의 에너지)의 기원 및 특성을 규명하는 것은 현대 천문학 및 물리학에서 풀어야 할 난제 중의 하나이다. 초고에너지 우주선은 우리 은하 밖에서 온다고 추정하고 있지만, 이들의 기원에 대한 표준 모델은 아직 정립되지 않고 있다. 이 우주선을 가속할 수 있는 천체로는, 은하단 내부 및 외부 충격파, 활동성 은하핵 제트의 충격파, 거대 블랙홀 부근 부착원반, 감마선 폭발체의 내부 충격파 등이 있다. 그렇지만 이 우주선은 우주배경복사와의 상호작용으로 약 100 Mpc 이상의 거리를 전파할 수는 없어(GZK 효과), 50 ~ 100 Mpc 이내의 근접 우주의 천체에서 와야만 한다는 것 외에는 확실하게 알려진 바가 없다. 초고에너지 우주선의 기원 규명이라는 난제는 궁극적으로 천문학 연구와 검출 실험의 융합을 통해서만 해결될 수 있다. 본 과제에서는 한편으로는 초고에너지 우주선 입자의 기원 및 특성을 규명하기 위한 천문학 연구를 수행하고, 또 다른 한편으로는 Telescope Array(TA) 실험에 참여하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 과제에서는 다음의 연구를 수행하는 것을 목표로 하였다:
실험연구 – 초고에너지 우주선 관측 실험인 TA의 장비 구축 및 자료 획득·분석에 참여한다. 실험에서 얻어진 자료를 이용한 논문 작성에 참여한다.
이론연구 – 은하단 충격파를 포함한 초고에너지 우주선 가속 후보 천체 및 주변 매질, 초고에너지 우주선이 전파하는 은하간 매질, 그리고 우주 거대구조 자기장 등, 초고에너지 우주선 생성과 전파에 영향을 미치는 다양한 주제의 천체물리 연구를 수행한다.

다음의 연구 결과 및 성과를 얻었다:
실험연구 – 초고에너지 우주선 관측 방향의 비등방성, 우주 거대구조 자기장이 초고에너지 우주선의 관측 방향에 미치는 영향 등에 대해 의미 있는 결과를 얻었다. TA 참여 실험연구로, 3년의 연구기간 중 총 14편(게재 중 1편, 게재 신청 1편 포함)의 SCI 논문을 발표하였다.
이론연구 – TA hotspot과 처녀자리 은하단 부근 필라멘트와 상관관계를 통한 초고에너지 우주선의 기원 추정, 은하단 거대구조 충격파에서 초고에너지 우주선의 가속 등에 대한 의미 있는 결과를 얻었다. 이론연구로, 3년의 연구기간 중 총 21편의 SCI을 발표하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구를 통해
① 초고에너지 우주선의 기원, 그리고 가속 후보 천체와 주변 매질의 천체물리학적 특성의 이해에 기여하였다.
② 초고에너지 우주선이 생성되어 전파하는 우주 거대구조 매질과 우주 자기장 특성을 이해하는데 기여하였다.
③ 관측 실험인 TA에 참여하여 직접 실험 데이터를 얻고 분석함으로써, 참여 연구원 및 학생들이 우주선 실험의 경험을 습득하였다.
④ 우주의 보통물질을 지배하는 기본적인 물리과정을 이해함으로써, 궁극적으로 인간의 가장 근원적 연구 대상인 우주를 이해하는 데 기여하였다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 8
• 초고에너지 우주선 입자의 검출을 위한 Telescope Array(TA) 실험 참여 ... 8
• 초고에너지 우주선 입자의 기원 및 특성을 규명하기 위한 천문학 연구 ... 10
• 목표 달성도 ... 17
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 42
• 끝페이지 ... 52