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γ우주선(宇宙線)의 한 성분인 γ선은 전자기파의 일종입니다. 하전입자(荷電粒子)와 달라서 우주자기장에 의해 휘어지지 않으며, 투과성이 좋으므로 발생원의 방향을 쉽게 알 수 있습니다. 1961년 인공위성 익스플로러 11호에 탑재한 γ선검출기로 우주로부터 오는 수십 MeV의 γ선이 관측되었습니다. 그 후 OSOⅢ와 SAS-C 등의 인공위성이나 기구(氣球)로 관측한 바에 의하면 은하중심 방향에 γ선원(線源)이 있다는 것이 알려졌습니다. 그 강도는 100 MeV(108 eV) 이상, 바탕(10-4 광자/cm2 ·s ·sr)에 대하여 약 3배의 세기였습니다. 그 밖에 분해능(分解能)을 올려 특정한 천체로부터 오는 γ선도 탐색됩니다. 예를 들면, 게성운은 1 MeV 정도의 γ선을 펄서로 발사합니다.
우주의 γ선은 원래 약하며, 양성자 등의 우주선이나 2차적으로 생기는 γ선 바탕이 세기 때문에 이것들을 제거하기 위한 여러 가지 검출기가 고안되고 있습니다. 10 MeV 이하의 선검출기는 γ선의 형광작용을 이용한 섬광계수기를 기본적으로 사용하는 일이 많습니다. 10 MeV 이상의 검출기는 γ선 그 자체를 포착하는 외에 다른 하전입자나 2차적으로 발생하는 γ선을 제거하기 위해서 섬광계수기 ·체렌코프계수기 ·스파크함(函) 등을 조합한 장치가 사용됩니다. 1012 eV 이상의 γ선은 공기샤워(큰 에너지를 지닌 우주선(宇宙線)이 공기 중에 돌입함으로써 잇따라 2차입자를 만들어 한꺼번에 대량의 광자(光子)나 전자가 지상으로 쏟아져 내리는 현상)를 일으키기 때문에 이를 포착함으로써 검출할 수 있습니다.
감마선 천문학은 아직도 풀리지 않은 문제들이 많으나 CGRO(Compton Gamma-Ray Observatory), Spectrum-X-Gamma, GLAST(Gamma-ray Large Area Space Telescope) 과같은 미션이 진행됨에 따라 감마선 천문학의 발전에 상당한 기여할 것이라 기대되고 있습니다.