[뉴스스페이스=김정영 기자] 남극의 얼음 아래에서 포착된 설명할 수 없는 라디오 신호는 입자물리학계를 10년 넘게 혼란스럽게 해왔다.

2006년부터 2016년까지 고고도 풍선에 탑재된 남극 순간천이 안테나(ANITA) 실험은 2016년과 2018년, 두 차례 모든 기존 물리학 모델을 뒤엎는 신호를 포착했다. 이 신호들은 빙하 아래 약 30도 각도에서 발생했는데, 이는 입자들이 지구 내부를 수천 마일이나 통과한 후 남극 빙상 위로 솟구쳤다는 의미로, 현재까지 입자들이 이런 궤적을 가질 수 있다는 설명은 없다.​

물리학을 거스르는 궤적, 여전히 미스터리

CNN, Popular Mechanics, Penn State News, NASA Wallops, PUEO Space, Modern Sciences에 따르면, ANITA가 포착한 신호들은 극한 에너지 수준에서 발생했지만, 이 에너지의 입자는 지구 암석층에 흡수되어야 한다. 하와이 대학교의 ANITA 수석 연구원 피터 고람(Peter Gorham)은 실험적 오류(보정 오류, 장비 고장 등)를 모두 배제한 뒤에도 신호가 여전히 비정상적임을 확인했다.

IceCube 중성미자 검출기와 아르헨티나의 피에르 오장 천문대(Pierre Auger Observatory)는 ANITA 신호와 일치하는 사건을 거의 포착하지 못했으며, 2004~2018년 사이에 단 1건만이 유사한 특성을 보였다. 이는 신호가 흔한 현상이 아님을 시사한다.​

암흑물질 vs. 얼음의 특성, 해석 분분

이 신호에 대한 해석은 크게 두 갈래로 나뉜다. 일부 물리학자들은 암흑물질과의 상호작용, 혹은 새로운 아원자 입자의 존재 가능성을 제기한다. 그러나 버지니아공대 이론물리학자 이안 슈오메이커(Ian Shoemaker)는 신호가 남극 얼음 자체의 비정상적 반사 특성 때문일 가능성을 높게 본다.

펜실베이니아주립대 스테퍼니 위셀(Stephanie Wissel)은 “가장 그럴듯한 설명은 일반적인 물리학적 현상일 수 있다”고 밝혔다.​

PUEO, 10배 더 강력한 후속 실험
이러한 미스터리를 풀기 위해 NASA는 12월 5일, ANITA의 후속 실험인 초고에너지 관측 페이로드(PUEO)의 남극 맥머도 기지 발사를 발표했다. PUEO는 ANITA보다 10배 더 민감하며, 간섭계를 사용해 배경 잡음과 진짜 우주 중성미자 신호를 구분한다.

NASA는 이번 임무를 천체물리학 파이오니어 프로그램의 첫 번째 기구 비행으로 진행하며, 약 30일간 남극 상공에서 비행해 빙하를 거대한 중성미자 탐지기로 활용할 계획이다.​

실시간 데이터와 기대감

PUEO는 남극 상공 약 11만5,000~16만피트(35~49km) 고도에서 약 30일간 비행하며, 실시간으로 데이터를 수집할 예정이다. NASA는 이 임무가 초고에너지 중성미자와 관련된 현상에 대한 가장 민감한 조사가 될 것으로 기대하고 있다. 위셀은 “PUEO가 배치되면 감도가 크게 향상돼, 이상 신호에 대해 더 나은 이해를 얻을 수 있을 것”이라고 전했다.​