초신성의 발견과 우주에 미치는 영향

초신성이란 무엇인가요?

 

얼마 전 정말 아름다운 사진을 한 장 보았는데요, 바로 초신성의 사진이었습니다.
우주의 광대함 속, 거대한 질량의 별이 가장 극적으로 죽음을 맞이하는 모습이 바로 초신성입니다. 초신성은 은하 하나의 밝기보다 더 밝을 정도로 밝아졌다가 수주에서 수개월에 걸쳐 서서히 어두워집니다. 초신성은 아주 오래전부터 사람들의 관심 대상이 되어왔고 최근에는 우주 팽창의 비밀을 알려주는 열쇠로 그 어느 때보다 중요한 역할을 하고 있습니다.

이 블로그 포스트에서, 우리는 초신성의 종류, 중요성 및 그것이 우주에 미치는 깊은 영향을 살펴보려고 합니다.

초신성은 거대한 별의 인생에서 마지막 단계를 나타내는 굉장한 사건입니다. 별은 우리 태양보다 몇 배나 큰 핵연료를 소진하고 중력 붕괴를 겪습니다. 그 결과 발생한 폭발은 엄청난 양의 에너지를 방출하여, 별이 짧은 기간 동안 합쳐진 수백만 개의 별들보다 더 밝게 빛나게 합니다.
초신성은 사실 별이 죽어가는 모습이지만 우리가 보기에는 한동안 새로운 별이 나타난 것처럼 보이기 때문에 초신성이라고 불립니다. 우리나라에서는 잠시 머물렀다 사라진다는 의미로 객성(客星, 손님별)이라고 불렸다고 하네요.

초신성이 미치는 우주의 영향

초신성은 우주를 형성하는 데 결정적인 역할을 하는 필수적인 우주 사건입니다. 그 폭발은 새로운 별, 행성, 그리고 심지어 생명체의 형성에 필수적인 철과 금과 같은 무거운 요소들을 우주로 흩뜨립니다. 이러한 요소들은 그리고 나서 우리의 태양을 포함하여, 미래 다음 세대의 별들과 통합됩니다.

 

초신성 관찰
망원경과 천문학 기술의 발전 덕분에, 과학자들은 이제 멀리 떨어진 은하계에서 초신성을 관찰할 수 있습니다.
초신성이 어느 은하에서 언제 나타날지는 아무도 예측할 수 없기 때문에 과거 초신성 관측은 망원경으로 어떤 은하를 관측하면서 이전에 찍은 사진과 비교해보는 방식으로 이루어졌습니다. 2000년대에 들어서 자동 망원경과 CCD 카메라가 보편화되면서 매년 수백 개의 초신성이 발견되고 있습니다. 초신성이 가시 범위 내의 은하계에서 발생할 때, 그것은 몇 주 또는 몇 달에 걸쳐 서서히 사라지는 빛나는 "새로운 별"로 볼 수 있습니다.
새로운 초신성의 발견은 계속 이어지고 있습니다.

다음은 2019년도 테크놀로지에 발표된 새로운 초신성의 발견에 관한 기사입니다.

SN 2016iet 쌍불안정 초신성에 대한 작가의 컨셉. 크레딧: Joy Pollard의 제미니 천문대/NSF/AURA/ 일러스트

유럽우주국(ESA)의 가이아 위성은 2016년 11월 14일에 SN 2016 IE로 알려진 초신성을 처음 발견했습니다. 하와이의 마우나케아에 있는 제미니 노사 망원경과 다중 물체 분광기, Azado의 Fred Lawrence Whipple 천문대에 위치한 하버드 & 스미스소니언의 MMT 천문대, 칠레의 Las Campana 천문대에 있는 마젤란 망원경을 포함하여 다양한 망원경으로 3년간의 집중적인 추적 관찰은 그 물체의 거리와 구성에 대한 중요한 관점을 제공했습니다.

 

고메스는 "이번 초신성은 폭발하는 별의 질량과 금속 함량이 이론적 모델이 예측한 범위에 있는 첫 번째 초신성"이라고 말했습니다.

또 다른 놀라운 특징은 SN 2016 IE의 적나라한 위치입니다. 대부분의 거대한 별들은 밀집된 별 무리에서 태어나지만, SN 2016 IE는 왜소한 숙주 은하의 중심으로부터 약 54,000광년 떨어진 곳에서 고립되어 형성되었습니다.

고메스는 "어떻게 그런 거대한 별이 완전히 고립된 상태에서 형성될 수 있는지는 여전히 미스터리입니다 말했습니다. " "대부분의 초신성은 몇 달 안에 사라지고 중심 은하의 눈 부신 빛에 맞서 보이지 않게 됩니다. 하지만 SN 2016 IE와 너무 밝고 너무 고립되어 있기 때문에 우리는 앞으로 몇 년 동안 그것의 진화를 연구할 수 있습니다," 라고 고메스가 말했습니다. 버거는 "쌍 불안정한 초신성에 대한 생각은 수십 년 동안 있어서 왔습니다," 라고 말했습니다. "하지만 마침내 죽어가는 별을 올바른 질량 체제, 올바른 행동, 그리고 금속이 부족한 왜소 은하에 놓이게 하는 첫 번째 관찰 사례를 갖는 것은 믿을 수 없는 진보입니다."

대부분의 거대한 별들은 중금속이 풍부한 물질을 우주로 방출하는 폭발적인 사건으로 그들의 삶을 마감하고 중심핵은 중성자별 또는 블랙홀로 붕괴합니다. 그러나 쌍불안정성 초신성은 다른 종류입니다. 붕괴하는 중심핵은 막대한 감마선 방사선을 생성하여 입자와 반입자 쌍의 폭주 생성으로 이어지고 결국 중심핵을 포함한 전체별을 소멸시키는 재앙적인 열핵 폭발을 유발합니다.

쌍불안정성 초신성의 모델들은 왜소은하와 초기 우주와 같이 금속이 빈약한 환경(수소와 헬륨보다 무거운 원소에 대한 천문학자의 용어)에서 이 초신성들이 발생할 것이라고 예측했고, 연구팀의 조사 결과 바로 그것을 발견했습니다. 이 사건은 이전에 분류되지 않은 왜소은하에서 금속이 빈약한 10억 광년 거리에서 발생했습니다.

"제미니 데이터는 우리의 어떤 다른 관찰보다 초신성에 대한 더 깊은 관찰을 제공했습니다 하버드-스미스소니언 천체물리학 센터의 뒤에도 버거와 그 조사팀의 한 구성원이 말했습니다. "이것은 발견된 지 800일 이상 지난 후, 그것이 최대 밝기의 100분의 1로 희미해졌을 때, 우리가 SN 2016 IE를 연구할 수 있게 했습니다."

불과 몇 년 안에, NSF의 대형 시놉시스 틱 서베이 망원경은 이러한 사건들의 수천 개를 발견할 것이고, 제미니는 중요한 후속 작업을 할 수 있는 좋은 위치에 있습니다."라고 덧붙였습니다

이 경우, 이 깊은 관찰은 초신성의 위치에서 약한 수소 방출만을 드러냈는데, 이는 SN 2016 IE의 원형 별의별 형성이 거의 없는 고립된 지역에서 살았다는 증거입니다. 이것은 그러한 거대한 별에 특이한 환경입니다. 버거는 "수천 개의 초신성을 수십 년 동안 보고 있음에도 불구하고, 이것은 우리가 지금까지 본 어떤 초신성과도 다릅니다. 우리는 때때로 한 가지 측면에서 특이하지만, 그렇지 않은 초신성을 봅니다. 이것은 가능한 모든 면에서 독특합니다."라고 다시 말했습니다



얼마 전까지만 해도 이러한 초거대 별이 실제로 존재할 수 있는지는 알려지지 않았습니다. SN 2016 IE의 발견과 후속 관찰은 초기 우주의 발전에 영향을 미칠 수 있는 그들의 존재와 잠재력에 대한 명확한 증거를 제공했습니다. 고메스는 "이 놀라운 발견에서 제미니의 역할은 매우 중요합니다," 라고 말했습니다. "이것은 별의 형성이 일어나지 않았던 '암흑시대' 이후에 어떻게 초기 우주가 발전하여 오늘날 우리가 보는 우주의 찬란함을 형성했는지를 더 잘 이해할 수 있도록 도와주기 때문입니다."



초신성과 항성 진화
초신성을 이해하는 것은 항성 진화를 연구하는 데 중요합니다. 초신성의 광도 곡선과 스펙트럼 특성의 다른 단계를 관찰함으로써 천문학자들은 원형별의 특성과 폭발 역학에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.



초신성과 인류의 역사
역사를 통틀어, 초신성은 인류 문명에 그들의 흔적을 남겼습니다. 가장 유명한 기록된 초신성 중 하나는 중국과 북미 원주민들에 의해 관측된 "1054년의 슈퍼노바"입니다. 이 사건은 오늘날에도 여전히 천문학자들을 매료시키는 폭발한 별의 잔해인 게 성운을 탄생시켰습니다.

초신성은 또한 고대 사건의 연대를 측정하는 데 중요한 역할을 했습니다. 이 우주 폭발하는 동안 생성된 방사성 동위원소를 분석함으로써, 과학자들은 지질층의 나이와 심지어 중요한 역사적 사건의 시기를 결정할 수 있었습니다.


초신성 잔재
초신성의 눈부신 폭발이 가라앉은 후 남아 있는 것은 초신성 잔해로 알려진 복잡하고 복잡한 구조입니다. 이 잔해는 죽은 별의 유산을 가지고 계속해서 우주로 확장합니다. 이 잔해 안에서 입자는 빛의 속도로 가속되어 우리 은하계에 스며드는 파편을 발생시킵니다.


희귀한 종류의 초신성
일반적인 초신성은 이미 믿을 수 없을 정도로 에너지가 넘치는 사건이지만, 극초신성은 이 강도를 또 다른 수준으로 끌어올립니다. 극초신성은 가장 거대한 별, 때로는 우리 태양 질량의 30배 이상의 붕괴에서 비롯됩니다. 이러한 대재앙 폭발은 우주에서 알려진 가장 에너지가 넘치는 사건인 감마선 폭발 (GRB) 을 방출할 수 있습니다. GRB는 매우 강력하여 전체 은하를 잠시 능가할 수 있습니다.







초신성은 우주의 거대한 힘과 아름다움을 보여주는 훌륭한 우주 사건입니다. 거대한 별들의 이러한 폭발적인 죽음은 은하 진화, 원소의 풍부함, 그리고 우주에 대한 우리의 이해에 지대한 영향을 미칩니다. 우리가 우주의 신비를 계속 탐험하면서, 초신성은 의심할 여지 없이 천문학 연구의 매혹적인 주제로 남아있을 것이며, 천문학자들과 우주 애호가들 모두에게 영감을 줄 것입니다.