펄서 -맥동하는 우주의 등대

초신성과펄서

펄서-맥동하는 우주의 등대

펄서는 매우 밝아 멀리 떨어진 곳에서도 관측할 수 있기 때문에 우주의 등대라고 불립니다. 펄서의 맥락에서 맥동은 방사선 또는 빛의 규칙적이고 주기적인 방출을 의미합니다. 이 맥동은 펄서(일종의 중성자별)의 회전과 자극에서 나오는 방사선 빔의 방출로 인해 발생합니다.

펄서란

펄서는 규칙적인 방사선 펄스를 방출하는 천체의 일종입니다. 펄서의 이름은 'pulsating'과 'star'의 합성어로 초신성 폭발을 겪은 무거운 별의 잔해인 중성자 별의 일종입니다. 펄서는 믿을 수 없을 정도로 밀도가 높고 회전 속도가 빠르며 일부는 초당 수백 번 회전합니다.

펄서의 발견

최초의 펄서는 1967년 Jocelyn Bell Burnell과 Antony Hewish에 의해 발견되었습니다. 이 발견은 초기에 "Little Green Men 1"의 줄임말인 LGM-1로 명명되었는데, 이 이유는 펄스의 규칙성이 외계 생명체에 대한 추측으로 이어졌기 때문입니다.

그러나 곧 이러한 신호가 인공적인 것이 아니라 자연스러운 것임을 알게 되었고 이 발견은 천체물리학에서 획기적인 순간이면서 우주의 극한 조건에 대한 새로운 창을 열었고 발견자인 휴이시는 1974년 노벨 물리학상을 받았습니다.

펄서의 고유한 특성

펄서는 원자시계에 필적하는 믿을 수 없을 정도로 정확한 타이밍으로 유명합니다. 이 정밀도는 빠르고 안정적인 회전으로 인해 발생하며 또한 지구보다 수십억 배 더 강한 믿을 수 없을 정도로 강한 자기장을 가지고 있습니다. 이러한 자기장은 펄서가 회전할 때 펄스로 감지하는 전자기 복사의 방출을 담당합니다.

펄서와펄스

펄서와 펄스의 연관

펄서와 펄스는 다른 개념이지만, 펄서는 중성자별의 일종으로, 전자기 방사선 빔을 방출하며 거대한 공간을 지나다닙니다. 그러다가 지구가 빔이 지나가는 경로에 있을 때 펄스를 발견할 수 있습니다.

펄스는 일정하게 반복되는 현상에서 갑작스럽게 발생하는 순간적인 강력한 변화로 펄스는 신호 처리 분야에서는 강도는 강하지만 신호는 매우 짧은 특성을 가지고 있습니다. 

펄서의 작동 방식

펄서의 작동 방식을 이해하려면 초신성 폭발을 겪은 거대한 별의 잔해인 중성자별 영역을 탐구해야 합니다.

중성자 별 연결

펄서는 빠르게 회전하는 중성자 별입니다. 중성자별은 믿을 수 없을 정도로 밀도가 높으며 티스푼의 물질 무게는 지구의 산만큼 나갑니다. 일반적으로 태양 질량의 8배에서 20배 사이인 별이 핵연료를 소진하고 초신성 폭발로 자체 중력으로 붕괴할 때 형성됩니다. 별의 핵은 압축되어 양성자와 전자가 중성자로 결합하여 '중성자별'이라는 이름이 붙었습니다.

등대 효과

우리가 펄서에서 관찰하는 펄스는 "등대 효과" 때문입니다. 중성자별이 회전하면서 자극에서 방사선 빔을 방출합니다. 이 광선이 우리의 시선을 가로질러 지나가면 우리는 맥박을 관찰합니다. 이것은 등대가 회전하면서 번쩍이는 것처럼 보이는 것과 비슷합니다. 펄스 사이의 시간은 중성자별의 회전 주기를 제공하며 범위는 밀리초에서 초까지 다양합니다.

펄서의 종류

펄서에는 여러 가지 유형이 있으며 각각 고유한 특성과 동작을 가지고 있습니다.

회전 구동 펄서

'라디오 펄서'라고도 하는 이 펄서는 회전 에너지로 구동됩니다. 회전하면서 에너지를 잃고 속도가 느려지지만 이 과정은 수백만 년에서 수십억 년이 걸릴 수 있습니다. 에너지 손실은 펄서의 자극에서 빔으로 방출되는 전자기 복사로 나타납니다.

강착 동력 펄서

'X선 펄서'라고도 하는 이 펄서는 동반성에서 떨어지는 물질에 의해 동력을 얻습니다. 낙하하는 물질은 중성자별 주위에 강착원반을 형성하고 마찰로 인해 점차 안쪽으로 나선형을 이룹니다. 물질이 중성자별에 떨어지면서 펄서의 회전 속도가 빨라지고 가열되어 X선을 방출합니다.

마그네타

마그네타는 우주에서 알려진 가장 강력한 자기장을 가진 일종의 펄서로 일반적인 펄서보다 최대 1,000배 더 강합니다. 이러한 극단적인 자기장은 마그네타 표면에 별진동을 일으켜 고에너지 폭발 또는 감마선 및 X선 플레어를 방출할 수 있습니다. 극단적인 특성에도 불구하고 마그네타는 상대적으로 드물며 존재하는 것으로 알려진 것은 수십 개에 불과합니다.

펄서의 중요성

펄서서는 중력 이론 테스트에서 중력파 검색 지원에 이르기까지 과학 및 기술 분야에서 광범위하게 응용됩니다.

펄서 및 시간 측정

정확한 타이밍으로 인해 펄서는 우주 시계로 사용될 수 있습니다. 이것은 성간 여행을 포함하여 우주 여정의 안내에 잠재적으로 응용할 수 있습니다. 사실, 1977년에 발사된 보이저 우주선은 14개의 펄서를 기준으로 태양의 위치를 ​​보여주는 펄서 지도를 가지고 있는데, 이는 우주선을 찾을 수 있는 외계인을 그 근원으로 되돌릴 수 있도록 안내하기 위한 것입니다.

펄서 및 중력파

펄서는 또한 중력파, 즉 블랙홀 병합과 같은 격렬한 우주적 사건으로 인해 발생하는 시공간의 잔물결을 찾는 데 중요한 역할을 합니다. 펄서 신호의 타이밍을 모니터링함으로써 과학자들은 펄서 타이밍 어레이(Pulsar Timing Arrays)로 알려진 방법인 시공간에서 이러한 잔물결의 미묘한 효과를 감지할 수 있습니다.

펄서 연구의 미래

펄서에 대한 연구는 계속해서 새로운 발견과 발전이 진행되는 활기찬 분야입니다.

다가오는 펄서의 임무

펄서를 더 자세히 연구하기 위해 여러 우주 임무가 계획되어 있습니다. 그중에는 SKA(Square Kilometer Array)가 있는데, 완성되면 세계에서 가장 큰 전파 망원경이 됩니다. SKA는 희미한 펄서 신호를 감지할 수 있으므로 더 많은 펄서를 발견하고 그 속성을 전례 없이 자세하게 연구할 수 있습니다.

새로운 발견의 가능성

이러한 새로운 도구와 기술을 통해 과학자들은 펄서의 형성, 진화 및 행동을 지배하는 극단적인 물리학을 포함하여 펄서의 미스터리에 대해 더 많이 밝히기를 희망합니다. 예를 들어, 펄서를 연구하면 지구상의 어떤 실험실에서도 재현할 수 없는 극한 밀도의 물질 상태를 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

핵심정리

•펄서란 무엇입니까?

펄서는 규칙적인 방사선 펄스를 방출하는 빠르게 회전하는 중성자 별입니다.

•최초의 펄서를 발견한 사람은 누구입니까?

최초의 펄서는 1967년 Jocelyn Bell Burnell과 Antony Hewish에 의해 발견되었습니다.

•펄서의 유형은 무엇입니까?

펄서의 유형에는 회전 동력 펄서, 강착 동력 펄서 및 마그네타가 포함됩니다.

•펄서는 과학과 기술에서 어떻게 사용됩니까?

펄서는 정확한 타이밍으로 인해 시간 측정 및 중력파 검색에 사용됩니다.

•펄서 연구의 미래는 무엇입니까?

펄서 연구의 미래에는 제곱 킬로미터 배열(Square Kilometer Array, SKA)과 같은 다가오는 우주 임무와 펄서의 형성, 진화 및 행동에 대한 새로운 발견의 가능성이 포함됩니다.

결론

펄서는 우주의 경이로움과 복잡성에 대한 증거입니다. 이 매혹적인 물체를 계속 연구하면서 우주와 그 안에 있는 우리의 위치에 대한 새로운 통찰력을 기대할 수 있습니다. 중성자별과 그 종은 펄서는 극한 조건에서 물리 법칙을 조사할 수 있는 우주 실험실 역할을 하고, 우주 탐험을 안내하는 우주 등대 역할을 합니다.