초신성의 새로운 폭발 원리 국내 연구진이 첫 규명

제1a형 초신성 SN 2015F가 나타난 NGC 2442 은하의 모습. 그림의 노란색 박스로 표시된 부분에서 초신성 폭발이 있어났다. << 미래창조과학부 제공 >>
서울대 임명신 연구팀, 백색왜성-보통별 상호작용 확인

8천만 광년 밖 초신성의 새로운 폭발 원리를 국내 연구진이 처음으로 규명했다.

7일 미래창조과학부에 따르면 서울대 물리천문학부 임명신 교수가 이끄는 연구팀이 지구로부터 8천만 광년 떨어진 제1a형 초신성의 폭발 장면을 포착, 초신성이 백색왜성과 보통별의 상호작용으로 발생할 수 있다는 새로운 가설의 관측 증거를 최초로 제시했다.

초신성은 진화의 마지막 단계에 이른 별이 폭발하면서 그 밝기가 평소의 수억 배에 이른 별을 말하며, 쌍으로 이뤄진 별 중 하나가 나머지 다른 별의 물질을 받아들여 폭발할 때 제1a형 초신성이라고 한다.

제1a형 초신성은 백색왜성이 쌍으로 존재하는 적색거성의 물질을 급격히 흡수하면서 일어난다는 것이 기존 가설이었다. 그러나 다른 방식의 폭발 가능성이 제시되면서 학계에서 수십년간 논란이 이어져 왔다.

백색왜성은 항성이 최종적으로 진화한 상태로 별이 대기를 잃어 매우 작게 수축한 상태를 뜻하며, 적색거성은 항성이 백색왜성으로 변하기 전에 거치는 진화 단계로 항성 대기가 부풀어올라 태양 직경의 수백배 수준으로 매우 커진 상태를 말한다.

연구팀은 세계 각지에 있는 망원경을 이용해 가까운 은하 수십개에 대한 모니터링 탐사관측을 매일 수차례 수행했다.

SN 2015F 초신성의 폭발 모습. 맨 왼쪽 3월 7일 이미지에 아무 천체가 없던 자리에서(화살표로 표시) 3월 8일 초신성이 나타난 것을 볼 수 있다. 이후 3월 9일과 3월 10일 이미지를 보면 초신성이 점점 더 밝아진다. 이렇게 초신성이 폭발하는 모습을 하루 빈도로 촬영하는 데 성공한 예는 세계적으로 몇 되지 않는다. << 미래창조과학부 제공 >>
그러던 중 올 3월 8일 호주에 설치된 이상각 망원경으로 지구로부터 8천만광년 떨어진 곳에 있는 은하(NGC 2442)에서 제1a형 초신성(SN 2015F)의 폭발 순간과 섬광현상을 포착하는 데 성공했다.

섬광은 초신성 폭발 시 발생하는 충격파가 함께 있는 별(동반성)과 충돌하면서 빛을 내는 현상으로 동반성의 크기가 클수록 더 밝다.

이런 원리로 적색거성과 백색왜성으로 이뤄진 초신성 폭발의 섬광은 태양과 같은 보통별-백색왜성 초신성의 폭발보다 수십배 이상 더 밝다.

연구팀은 섬광의 밝기를 통해 폭발한 백색왜성의 동반성 크기가 태양과 비슷한 보통별임을 확인함으로써 제1a형 초신성의 폭발이 백색왜성-적색거성이 아니라 백색왜성과 보통별의 상호작용에 기인한다는 것을 알아냈다.

연구팀은 "그동안 교과서에 소개한 제1a형 초신성 생성 원리의 수정이 필요해졌다"며 "연구를 계속해 폭발 메커니즘을 확실히 규명하면 초신성을 이용하는 우주 팽창 연구의 발전에도 기여할 것으로 보인다"고 말했다.

이번 연구는 미래부가 추진하는 기초연구사업인 '리더연구자지원사업'의 하나로 수행됐으며 논문은 천체물리학저널 중보(The Astrophysical JournalSupplement Series) 온라인판에 게재됐다.
<기사 출처 : 연합뉴스>