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2013년 4월 11일 목요일

우주 이야기 153 - 새로 기록을 깬 가장 멀리 떨어진 Type Ia 초신성





 아주 멀리 떨어진 은하들의 거리를 측정하는데 과학자들이 사용할 수 있는 수단은 그렇게 많지는 않습니다. 그러나 Type Ia 초신성은 아주 정확하게 일정한 밝기를 지니고 있기 때문에 아주 큰 도움이 될 수 있습니다. 이전에 몇차례 언급했듯이 Type Ia 초신성은 백색 왜성이 태양 질량의 대략 1.38 배 수준에 이르게 되면 폭발하는 케이스로 원리상 그 밝기가 항상 비슷합니다. 그 순간적인 밝기는 태양의 50 억 배 수준으로 멀리 떨어진 지구에서도 관측이 가능하기 때문에 수십억 광년을 넘어서 지구에서 이 초신성이 속해 있는 은하까지의 거리를 측정하는데 도움이 됩니다. 이런 의미에서 Type Ia 초신성은 Standard Candle 이라고 불리고 있습니다.  


 이미 올해 초 SN SCP-0401 이라는 Type Ia 초신성이 적색 편이 (redshift) 1.71 의 값으로 대략 100 억년 전 폭발한 (즉 그 만큼 멀리 떨어진) Type Ia 초신성의 타이틀을 가져간 바 있습니다. (http://blog.naver.com/jjy0501/100178488778  참조 ) 그런데 불과 3 개월만에 허블 우주 망원경이 이 기록을 다시 경신한 새로운 초신성을 찾아냈는데 전 미국 대통령 우드로 윌슨의 이름을 딴 UDS10Wil  이 그것입니다. 이 초신성은 대략 이전 기록을 3.5 억년 정도 더 갱신한 것으로 나타났습니다. 적색 편이는 1.914 이며 거리는 대략 105 억 광년 (물론 빛이 이동한 거리가) 으로 추정되었습니다.




(이번에 발견된 가장 먼 Type Ia 초신성 UDS10Wil. 초신성 단독으로 발견한 것이 아니라 이 초신성이 있는 은하가 갑자기 밝아지는 현상을 확인한 것으로 초신성 자체의 밝기는 작은 은하라면 은하 자체보다 더 밝을 수도 있음.   This is a Hubble Space Telescope view of supernova SN UDS10Wil, nicknamed SN Wilson that exploded over 10 billion years ago. The small box in the top image pinpoints SN Wilson's host galaxy in the CANDELS survey. The image is a blend of visible and near-infrared light. The three bottom images, taken in near-infrared light demonstrate how the astronomers found the supernova. The image at far left shows the host galaxy without SN Wilson. The middle image, taken a year earlier, reveals the galaxy with SN Wilson. The supernova cannot be seen because it is too close to the center of its host galaxy. To detect the supernova, astronomers subtracted the left image from the middle image to see the light from SN Wilson, shown in the image at far right. Credit: NASA, ESA, A. Riess (STScI and JHU), and D. Jones and S. Rodney (JHU) )


 이미 Type Ia 초신성의 연구가 왜 중요한지에 대해서는 몇차례 설명했기 때문에 이전 포스트들을 참조해 주시기 바랍니다. 이번 연구의 주저자인 존스 홉킨스 대학의 데이비드 존슨 (David O. Jones) 은 이런 100 억년 전의 Type Ia 초신성이 발견들로 인해 우주의 진화와 팽창에 대해서 더 잘 알게 되었다고 평가했습니다. 이런 Type Ia 초신성이야 말로 우주의 가속 팽창 (더 멀어질 수록 더 가속해서 멀어짐) 을 밝힌 장본인일 뿐 아니라 얼마나 가속 팽창이 일어나는지 정확하게 측정하는 도구이기 때문입니다.


 이 연구는 3 년간의 허블 망원경 이미지를 분석한 결과인데 공교롭게도 이전 Supernova Cosmology Project (SCP) 와 거의 비슷한 시기에 기록을 세운 셈입니다. 연구팀은 75 억년 전에서 100 억년 사이의 Type Ia 초신성의 숫자가 감소하는 현상 역시 발견했습니다. 이는 아직 백색 왜성이 생기기엔 우주의 나이가 너무 젊을 때라는 점임을 생각하면 놀라운 일은 아니라고 하겠습니다. 아마도 120 억년이나 130 억년전의 Type Ia 초신성을 찾기는 쉽지 않을 것인데 우주가 생긴 후 별들이 생긴지 얼마되지 않아 백색 왜성 자체가 생길 시간이 부족하기 때문입니다. 


 이런 점을 생각하면 과연 어느 정도까지 오래된 Type Ia 초신성이 발견될지도 궁금한 부분 가운데 하나입니다. 만에 하나라도 이해할 수 없을 만큼 오래된 Type Ia 초신성이 발견되는 경우 우리가 아는 백색 왜성이나 우주론에 대한 이론이 크게 변화해야 할 지도 모르기 때문이죠.  


 참고 





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