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2015년 3월 19일 목요일

우주 이야기 313 - 미니 초신성? GK Persei



 초신성 폭발은 은하계에서조차 매우 드물게 일어나는 일입니다. 우리 은하계에서 마지막 있었던 초신성 폭발은 1604년에 있었던 케플러의 초신성 (Kepler's Supernova)이었습니다. 그외 다른 초신성 폭발은 모두 외부 은하에서 발견된 것이죠. 반면 신성(Nova)은 비교적 흔하게 발생합니다. 1년에 우리 은하 안에서도 몇 개씩 발견이 될 수 있습니다. ( http://blog.naver.com/jjy0501/100201145443 참조) 


 신성은 초신성과는 다른 기전으로 발생합니다. 주로 흔한 기전은 백색 왜성의 중력에 이끌린 가스 (주로 수소)가 표면에 쌓여서 다시 열핵 반응이 일어나는 것이죠. 이때 백색 왜성은 밝기가 급격히 올라감과 동시에 표면에 있는 물질을 외부로 방출하면서 폭발을 일으킵니다. 기전 자체는 좀 다르지만 대규모 폭발이라는 점에서는 비슷하기 때문에 일종의 미니 초신성이라고 부를 수 있다는 것이 천문학자들의 설명입니다. 

 일본 이화학 연구소의 다이 타케이(Dai Takei of the RIKEN SPring-8 Center in Japan)와 그의 동료들은 나사의 허블 우주 망원경과 찬드라 X 선 망원경, 미 국립 과학 재단의 VLA(National Science Foundation’s Very Large Array)를 이용해서 지구에서 1500광년 떨어진 위치에 있는 신성의 잔해인 GK Persei를 연구했습니다. 

 연구팀과 나사의 설명에 의하면 이 신성의 잔해는 일종의 미니 초신성(Mini Supernova)라고 부를 수 있는 것이라고 합니다. 


(신성 GK Persei 의 이미지. This new image of GK Persei contains X-rays from Chandra (blue), optical data from NASA’s Hubble Space Telescope (yellow), and radio data from the National Science Foundation’s Very Large Array (pink). The X-ray data show hot gas and the radio data show emission from electrons that have been accelerated to high energies by the nova shock wave. The optical data reveal clumps of material that were ejected in the explosion. The nature of the point-like source on the lower left is unknown. Image Credit: NASA/CXC/RIKEN/D.Takei et al ) 


 이 이미지에서 파란색은 찬드라의 X 선 이미지이고, 노란 색은 허블 우주 망원경의 광학 데이터, 그리고 핑크색은 VLA의 전파 망원경 이미지입니다. X 선 이미지는 X선을 방출할 만큼 뜨거운 가스의 분포를 나타내는 것입니다. 광학 이미지는 폭발로 튕겨져 나온 물질들의 분포를 나타냅니다. 

 이 신성이 발견된 것은 1901년이었습니다. 당시에는 물론 육안으로도 잘 보일만큼 밝은 신성이었다고 합니다. 그리고 그 폭발의 잔해는 지금도 맹렬한 속도로 팽창 중에 있습니다. 일종의 폭죽 같은 느낌이 드는 이유는 그것 때문이겠죠.
 연구팀은 이 팽창을 2000년부터 2013년 사이 관측 자료를 이용해서 연구했습니다. 이 사이 찬드라의 X 선 이미지는 성간 물질 사이를 파고드는 폭발 가스의 움직임을 포착했습니다. 14년 동안 폭발 가스는 900억km의 거리를 이동했으며, 현재도 그 속도는 초속 300km에 달합니다. 온도는 거의 100만K 에 달하는 뜨거운 가스입니다.
 과학자들은 불행히 멀리 떨어진 초신성의 잔해를 연구하는데 어려움을 겪지만 비교적 가까운 위치에 있는 신성의 잔해를 연구하는 기회를 얻었습니다. 이 연구 결과는 초신성 폭발 같은 더 격렬한 폭발을 이해하는데 도움을 줄 것이라고 합니다.
 아무튼 과학적인 설명과는 별도로 합성 이미지의 모습은 불꽃놀이 그 자체 같습니다.
 참고
Journal Reference:
  1. D. Takei, J. J. Drake, H. Yamaguchi, P. Slane, Y. Uchiyama, S. Katsuda. X-RAY FADING AND EXPANSION IN THE “MINIATURE SUPERNOVA REMNANT” OF GK PERSEIThe Astrophysical Journal, 2015; 801 (2): 92 DOI: 10.1088/0004-637X/801/2/92

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