매직 (망원경)
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1. 개요
매직(MAGIC) 망원경은 활동 은하핵, 초신성 잔해, 감마선 폭발 등 고에너지 천체를 연구하기 위한 망원경이다. 25 GeV 이상의 에너지를 가진 펄스 감마선을 게자리 펄서에서 발견하고, 퀘이사 3C 279에서 초고에너지 우주선을 감지하는 등의 관측 성과를 거두었다. 또한, 블레이자 마르카리안 501의 빛의 속도에 대한 에너지 의존성을 관측하였다. 독일, 스페인, 이탈리아 등 20개 이상의 국가 및 기관이 협력하여 운영하고 있다.
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| 매직 (망원경) | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 위치 | 카나리아 제도라 팔마 섬 |
| 좌표 | 28°45′43″N 17°53′24″W |
| 관측 정보 | |
| 파장 | 감마선 (간접적으로) |
| 관측 시작 년도 | 2004년 |
| 망원경 정보 | |
| 형식 | 반사 망원경 |
| 구경 | 17 미터 |
| 개구 면적 | 240 제곱미터 |
| 초점 거리 | f/D 1.03 |
| 가대 | 금속 구조 |
| 운영 | |
| 운영 조직 | MAGIC 협업 |
| 웹사이트 | MAGIC 공식 웹사이트 |
2. 목적
매직 망원경은 주로 다음 천체에서 오는 광자를 감지하고 연구한다.[2][3]
- 활동 은하핵의 블랙홀 강착
- 우주선의 근원으로 여겨지는 초신성 잔해
- 펄서풍 성운 또는 X선 쌍성과 같은 은하 내 천체
- 정체가 밝혀지지 않은 EGRET 또는 페르미 천체
- 감마선 폭발
- 암흑 물질의 소멸
2. 1. 주요 관측 대상
매직 망원경은 주로 다음 천체에서 오는 광자를 감지하고 연구한다.[2][3]- 활동 은하핵의 블랙홀 강착
- 우주선의 근원으로 여겨지는 초신성 잔해
- 펄서풍 성운 또는 X선 쌍성과 같은 은하 내 천체
- 정체가 밝혀지지 않은 EGRET 또는 페르미 천체
- 감마선 폭발
- 암흑 물질의 소멸
3. 관측 성과
매직(MAGIC) 망원경은 게자리 펄서에서 25 GeV 이상의 에너지를 가진 펄스 감마선을 발견했다.[4][13] 이처럼 높은 에너지는 감마선원이 펄서의 자기권 바깥에 있다는 것을 나타내며, 이는 많은 모델과 상반된다.
2006년, 매직 망원경은 지구로부터 50억 광년 떨어진 퀘이사 3C 279에서 초고에너지 우주선을 감지했다.[5][14] 이는 초고에너지 우주선이 감지된 이전 기록 거리를 두 배로 늘린 것이다. 이 신호는 광학 및 적외선 망원경의 데이터를 기반으로 이전에 생각했던 것보다 우주가 더 투명하다는 것을 나타냈다.
매직 망원경은 왜소 은하 용자리에서 암흑 물질 붕괴로 인한 우주선을 관측하지 못했다.[6][15] 이는 암흑 물질 모델에 대한 알려진 제약을 강화한다.
2005년 7월 9일 블레이자 마르카리안 501의 짧은 폭발에서 발생한 우주선의 빛의 속도에 대한 에너지 의존성은 더욱 논쟁적인 관측결과이다. 1.2~10 TeV 사이의 에너지를 가진 광자는 0.25~0.6 TeV 사이의 밴드에 있는 광자보다 4분 늦게 도착했다. 평균 지연 시간은 광자의 에너지 1 GeV당 30 ±12 ms였다. 광자의 공간 속도와 에너지 사이의 관계가 선형이라면, 이는 빛의 속도의 분수 차이가 광자의 에너지를 2×1017 GeV로 나눈 값의 음수와 같다는 것으로 해석된다. 연구자들은 이러한 지연이 양자 거품의 존재로 설명될 수 있다고 제안했는데, 양자 거품의 불규칙한 구조는 블레이저의 경우와 같이 우주적 거리에서만 감지할 수 있는 미세한 양으로 광자의 속도를 늦출 수 있다.[7][8]
3. 1. 게자리 펄서의 고에너지 감마선 관측
매직(MAGIC) 망원경은 게자리 펄서에서 25 GeV 이상의 에너지를 가진 펄스 감마선을 발견했다.[4][13] 이처럼 높은 에너지는 감마선원이 펄서의 자기권 바깥에 있다는 것을 나타내며, 이는 많은 모델과 상반된다.2006년, 매직 망원경은 지구로부터 50억 광년 떨어진 퀘이사 3C 279에서 초고에너지 우주선을 감지했다.[5][14] 이는 초고에너지 우주선이 감지된 이전 기록 거리를 두 배로 늘린 것이다. 이 신호는 광학 및 적외선 망원경의 데이터를 기반으로 이전에 생각했던 것보다 우주가 더 투명하다는 것을 나타냈다.
매직 망원경은 왜소 은하 용자리에서 암흑 물질 붕괴로 인한 우주선을 관측하지 못했다.[6][15] 이는 암흑 물질 모델에 대한 알려진 제약을 강화한다.
2005년 7월 9일 블레이자 마르카리안 501의 짧은 폭발에서 발생한 우주선의 빛의 속도에 대한 에너지 의존성은 더욱 논쟁적인 관측결과이다. 1.2~10 TeV 사이의 에너지를 가진 광자는 0.25~0.6 TeV 사이의 밴드에 있는 광자보다 4분 늦게 도착했다. 평균 지연 시간은 광자의 에너지 1 GeV당 30 ±12 ms였다. 광자의 공간 속도와 에너지 사이의 관계가 선형이라면, 이는 빛의 속도의 분수 차이가 광자의 에너지를 2×1017 GeV로 나눈 값의 음수와 같다는 것으로 해석된다. 연구자들은 이러한 지연이 양자 거품의 존재로 설명될 수 있다고 제안했는데, 양자 거품의 불규칙한 구조는 블레이저의 경우와 같이 우주적 거리에서만 감지할 수 있는 미세한 양으로 광자의 속도를 늦출 수 있다.[7][8]
3. 2. 퀘이사 3C 279에서의 초고에너지 우주선 검출
매직(MAGIC) 망원경은 지구로부터 50억 광년 떨어진 퀘이사 3C 279에서 초고에너지 우주선을 감지했다.[5][14] 이는 초고에너지 우주선이 감지된 이전 기록 거리를 두 배로 늘린 것이다. 이 신호는 광학 및 적외선 망원경의 데이터를 기반으로 이전에 생각했던 것보다 우주가 더 투명하다는 것을 나타냈다.3. 3. 왜소 은하 용자리에서의 암흑 물질 탐색
매직 망원경은 왜소 은하 용자리에서 암흑 물질 붕괴로 인한 우주선을 관측하지 못했다.[6][15] 이는 암흑 물질 모델에 대한 알려진 제약을 강화한다.3. 4. 블레이자 마르카리안 501에서의 빛의 속도 에너지 의존성 관측
2005년 7월 9일, 매직(MAGIC) 망원경은 블레이자 마르카리안 501의 짧은 폭발에서 발생한 우주선의 빛의 속도에 대한 에너지 의존성을 관측했다.[7][8] 1.2~10 TeV 사이의 에너지를 가진 광자는 0.25~0.6 TeV 사이의 밴드에 있는 광자보다 4분 늦게 도착했으며, 평균 지연 시간은 광자의 에너지 1 GeV당 30 ±12 ms였다.[7][8] 광자의 공간 속도와 에너지 사이의 관계가 선형이라면, 이는 빛의 속도의 분수 차이가 광자의 에너지를 2×1017 GeV로 나눈 값의 음수와 같다는 것으로 해석된다. 연구자들은 이러한 지연이 양자 거품의 존재로 설명될 수 있다고 제안했는데, 양자 거품의 불규칙한 구조는 블레이저의 경우와 같이 우주적 거리에서만 감지할 수 있는 미세한 양으로 광자의 속도를 늦출 수 있다.[7][8]4. 기술 사양
각 망원경의 사양은 다음과 같다.
- 956개의 50cm × 50cm 알루미늄 개별 반사경으로 구성된 236 m2의 집광 면적[9]
- 경량 탄소 섬유 프레임
- 중앙에 396개의 분리된 육각형 광전자 증배관 검출기(직경: 2.54cm)와 180개의 더 큰 광전자 증배관 검출기(직경: 3.81cm)로 구성된 검출기.[9]
- 데이터는 광섬유 케이블을 통해 아날로그 형태로 전송.[9]
- 신호 디지털화는 2GHz 샘플링 속도의 ADC(아날로그-디지털 변환기)를 통해 수행.[9]
- 총 무게 40,000kg
- 하늘의 모든 위치로 이동하는 데 걸리는 반응 시간은 22초 미만[9]
반사경의 각 거울은 알루미늄 벌집 구조에 5mm AlMgSi 합금 판을 샌드위치로 덮고, 거울 표면의 노화로부터 보호하기 위해 얇은 석영 층으로 덮여 있다.[9] 거울의 반사율은 약 90%이다. 초점은 대략 픽셀 크기의 절반(<0.05°)이다.
망원경을 다른 고도 각도로 향하게 하면 중력으로 인해 반사경이 이상적인 모양에서 벗어난다. 이러한 변형에 대응하기 위해 망원경에는 능동 광학 시스템이 장착되어 있다. 각 패널에는 4개의 거울이 장착되어 있으며, 프레임에서 방향을 조정할 수 있는 구동기가 장착되어 있다.[9]
검출기의 신호는 162m 광섬유를 통해 전송된다. 신호는 디지털화되어 32kB 링 버퍼에 저장된다. 링 버퍼의 판독은 20μs의 데드 타임을 발생시키며, 이는 설계 트리거 속도인 1kHz에서 약 2%의 데드 타임에 해당한다. 판독은 PCI(MicroEnable) 카드에 있는 FPGA(자일링스) 칩으로 제어된다. 데이터는 최대 20MB/s의 속도로 RAID0 디스크 시스템에 저장되며, 이는 밤에 최대 800GB의 원시 데이터를 생성한다.[9]
4. 1. 반사경
MAGIC 망원경의 반사경은 956개의 50cm × 50cm 크기의 알루미늄 개별 반사경으로 구성되어 있으며, 총 집광 면적은 236 m2이다.[9] 각 거울은 알루미늄 벌집 구조에 5mm AlMgSi 합금 판을 샌드위치처럼 덮고, 얇은 석영 층으로 코팅하여 노화를 방지한다.[9] 반사경의 반사율은 약 90%이며, 초점은 대략 픽셀 크기의 절반(<0.05°)이다.망원경을 다른 각도로 향할 때 발생하는 중력 변형에 대응하기 위해 능동 광학 시스템이 장착되어 있다.[9] 각 패널에는 4개의 거울이 부착되어 있고, 구동기를 통해 프레임에서 방향을 조정할 수 있다.
4. 2. 검출기
MAGIC 망원경의 검출기는 중앙에 396개의 분리된 육각형 광전자 증배관(직경 2.54cm)과 주변에 180개의 더 큰 광전자 증배관(직경 3.81cm)으로 구성되어 있다.[9] 데이터는 광섬유 케이블을 통해 아날로그 형태로 전송되며, 신호 디지털화는 2GHz 샘플링 속도의 ADC(아날로그-디지털 변환기)를 통해 수행된다.[9]검출기의 신호는 162m 광섬유를 통해 전송되고 디지털화되어 32kB 링 버퍼에 저장된다.[9] 링 버퍼의 판독은 20μs의 데드 타임을 발생시키며, 이는 설계 트리거 속도인 1kHz에서 약 2%의 데드 타임에 해당한다. 판독은 PCI(MicroEnable) 카드에 있는 FPGA(자일링스) 칩으로 제어되며, 데이터는 최대 20MB/s의 속도로 RAID0 디스크 시스템에 저장되어 밤에 최대 800GB의 원시 데이터를 생성한다.[9]
반사경은 알루미늄 벌집 구조에 5mm AlMgSi 합금 판을 샌드위치 형태로 덮고, 얇은 석영 층으로 덮어 거울 표면의 노화를 방지한다.[9] 각 패널에는 4개의 거울이 장착되어 있으며, 프레임에서 방향을 조정할 수 있는 구동기가 장착된 능동 광학 시스템을 통해 반사경의 변형에 대응한다.
4. 3. 기타
MAGIC 망원경은 다음과 같은 사양을 갖는다.[9]- 집광 면적은 236 m2이며, 956개의 50cm × 50cm 크기의 알루미늄 개별 반사경으로 구성되어 있다. 각 반사경은 알루미늄 벌집 구조에 5mm AlMgSi 합금 판을 샌드위치처럼 덮고, 얇은 석영 층으로 코팅하여 노화를 방지한다. 거울의 반사율은 약 90%이다.
- 경량 탄소 섬유 프레임으로 제작되었다.
- 검출기는 중앙에 396개의 분리된 육각형 광전자 증배관(직경: 2.54cm)과 주변에 180개의 더 큰 광전자 증배관(직경: 3.81cm)으로 구성되어 있다.
- 데이터는 광섬유 케이블을 통해 아날로그 형태로 전송된다.
- 신호 디지털화는 2GHz 샘플링 속도의 ADC(아날로그-디지털 변환기)를 통해 수행된다.
- 총 무게는 40,000kg이다.
- 하늘의 모든 위치로 이동하는 데 걸리는 반응 시간은 22초 미만이다.[9]
망원경을 다른 고도 각도로 향하게 하면 중력으로 인해 반사경이 이상적인 모양에서 벗어난다. 이러한 변형에 대응하기 위해 망원경에는 능동 광학 시스템이 장착되어 있으며 각 패널에는 4개의 거울이 장착되어 있고, 프레임에서 방향을 조정할 수 있는 구동기가 장착되어 있다.
검출기의 신호는 162m 광섬유를 통해 전송되며 신호는 디지털화되어 32kB 링 버퍼에 저장된다. 링 버퍼의 판독은 20μs의 데드 타임을 발생시키며, 이는 설계 트리거 속도인 1kHz에서 약 2%의 데드 타임에 해당한다. 판독은 PCI(MicroEnable) 카드에 있는 FPGA(자일링스) 칩으로 제어된다. 데이터는 최대 20MB/s의 속도로 RAID0 디스크 시스템에 저장되며, 이는 밤에 최대 800GB의 원시 데이터를 생성한다.[9]
5. 협력 기관
독일, 스페인, 이탈리아, 스위스, 크로아티아, 핀란드, 폴란드, 인도, 불가리아, 아르메니아 등 20개 이상의 기관의 물리학자들이 MAGIC를 사용하기 위해 협력하고 있다. 주요 그룹은 다음과 같다.
- 고에너지 물리학 연구소(IFAE), 스페인
- 바르셀로나 자치 대학교, 스페인
- 마드리드 콤플루텐세 대학교, 스페인
- 에너지, 환경 및 기술 연구 센터(CIEMAT), 스페인
- 안달루시아 천체물리학 연구소, 스페인
- 카나리아 천체물리학 연구소, 스페인
- ETHZ, 취리히, 스위스
- UNIGE, 제네바, 스위스
- 피사학과 INFN, 파도바 대학교, 이탈리아
- 투오를라 천문대, 피키오, 핀란드
- 피사학과 INFN, 시에나 대학교, 이탈리아
- 피사학과 INFN, 우디네 대학교, 이탈리아
- 도르트문트 공과대학교, 독일
- 뷔르츠부르크 대학교, 독일
- 막스 플랑크 물리학 연구소, 독일
- 입자 물리학 연구소, 취리히, 스위스
- 국립 천체물리학 연구소(INAF), 이탈리아
- 핵 연구 및 핵 에너지 연구소, 소피아, 불가리아
- 크로아티아 MAGIC 컨소시엄 (루제르 보스코비치 연구소, 자그레브; 스플리트 대학교, 스플리트; 리에카 대학교, 리에카), 크로아티아
독일, 스페인, 이탈리아, 스위스, 크로아티아, 핀란드, 폴란드, 불가리아, 아르메니아의 20개 이상의 기관의 연구자들이 MAGIC를 이용한 실험에 참여하고 있다. 그 중 큰 그룹은 다음과 같다.
- 고에너지물리학연구소(스페인)
- 바르셀로나 대학교 (스페인)
- 마드리드 콤플루텐세 대학교 (스페인)
- 막스 플랑크 물리학 연구소 (독일)
- 파도바 대학교 (이탈리아)
- 투르크 천문대 (핀란드)
- 시에나 대학교 (이탈리아)
- 우디네 대학교 (이탈리아)
- 도르트문트 공과대학교 (독일)
- 율리우스-막시밀리안 뷔르츠부르크 대학교 (독일)
- 입자물리학연구소 (스위스)
- 핵에너지연구소 (불가리아)
- 크로아티아 MAGIC 컨소시엄 (크로아티아)
5. 1. 주요 참여 기관
독일, 스페인, 이탈리아, 스위스, 크로아티아, 핀란드, 폴란드, 인도, 불가리아, 아르메니아 등 20개 이상의 기관의 물리학자들이 MAGIC를 사용하기 위해 협력하고 있다. 주요 참여 기관은 다음과 같다.- 고에너지 물리학 연구소(IFAE), 스페인
- 바르셀로나 자치 대학교, 스페인
- 바르셀로나 대학교, 스페인
- 마드리드 콤플루텐세 대학교, 스페인
- 에너지, 환경 및 기술 연구 센터(CIEMAT), 스페인
- 안달루시아 천체물리학 연구소, 스페인
- 카나리아 천체물리학 연구소, 스페인
- ETHZ, 취리히, 스위스
- UNIGE, 제네바, 스위스
- 피사학과 INFN, 파도바 대학교, 이탈리아
- 투오를라 천문대, 피키오, 핀란드
- 투르크 천문대, 핀란드
- 피사학과 INFN, 시에나 대학교, 이탈리아
- 피사학과 INFN, 우디네 대학교, 이탈리아
- 도르트문트 공과대학교, 독일
- 뷔르츠부르크 대학교, 독일
- 율리우스-막시밀리안 뷔르츠부르크 대학교, 독일
- 막스 플랑크 물리학 연구소, 독일
- 입자 물리학 연구소, 취리히, 스위스
- 국립 천체물리학 연구소(INAF), 이탈리아
- 핵 연구 및 핵 에너지 연구소, 소피아, 불가리아
- 크로아티아 MAGIC 컨소시엄 (루제르 보스코비치 연구소, 자그레브; 스플리트 대학교, 스플리트; 리에카 대학교, 리에카), 크로아티아
참조
[1]
논문
Technical status of the MAGIC telescopes
[2]
학술지
Variable Very-High-Energy Gamma-Ray Emission from the Microquasar LS I +61 303
[3]
학술지
Very High Energy Gamma-Ray Radiation from the Stellar Mass Black Hole Binary Cygnus X-1
http://eprints.ucm.e[...]
[4]
학술지
Observation of Pulsed -Rays Above 25 GeV from the Crab Pulsar with MAGIC
[5]
학술지
Very-High-Energy Gamma Rays from a Distant Quasar: How Transparent is the Universe?
2008-06-27
[6]
학술지
Upper Limit for γ‐Ray Emission above 140 GeV from the Dwarf Spheroidal Galaxy Draco
[7]
학술지
Probing quantum gravity using photons from a flare of the active galactic nucleus Markarian 501 observed by the MAGIC telescope
2008
[8]
웹사이트
Probing quantum gravity with gamma ray bursters
https://arstechnica.[...]
2007-08-23
[9]
학술지
Status and First Results of the MAGIC Telescope
[10]
논문
Technical status of the MAGIC telescopes
[11]
간행물
Variable Very-High-Energy Gamma-Ray Emission from the Microquasar LS I +61 303
[12]
간행물
Very High Energy Gamma-ray Radiation from the Stellar-mass Black Hole Cygnus X-1
[13]
간행물
Observation of Pulsed Gamma-Rays Above 25 GeV from the Crab Pulsar with MAGIC
[14]
간행물
Very-High-Energy gamma rays from a Distant Quasar: How Transparent Is the Universe?
[15]
간행물
Upper limit for gamma-ray emission above 140 GeV from the dwarf spheroidal galaxy Draco
[16]
논문
Technical status of the MAGIC telescopes
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