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우주 이야기 777 - 초신성 폭발에서 살아남은 동반성



(Seventeen years ago, astronomers witnessed supernova 2001ig go off 40 million light-years away in the galaxy NGC 7424, in the southern constellation Grus, the Crane. Shortly after, scientists photographed the supernova with the European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT) in 2002. Two years later, they followed up with the Gemini South Observatory, which hinted at the presence of a surviving binary companion. As the supernova's glow faded, scientists focused Hubble on that location in 2016. They pinpointed and photographed the surviving companion, which was possible only due to Hubble's exquisite resolution and ultraviolet sensitivity. Hubble observations of SN 2001ig provide the best evidence yet that some supernovas originate in double-star systems. Credit: NASA, ESA, S. Ryder (Australian Astronomical Observatory), and O. Fox (STScI))


 17년전 천문학자들은 4000만 광년 떨어진 NGC 7424 은하에서 폭발한 초신성 2001ig를 포착했습니다. 이 초신성은 수소층이 거의 벗겨진 상태에서 폭발하는 Type IIb (Type IIb stripped-envelope supernova) 초신성으로 이후 ESO의 VLT 를 비롯한 여러 망원경을 통해 연구가 진행되었습니다. 이전 연구 결과는 이 초신성이 동반성을 지니고 있을 가능성을 보여줬지만, 거리가 워낙 멀어 이를 검증하기는 어려웠습니다. 


 호주 천문 관측소의 스튜어트 라이더 Stuart Ryder from the Australian Astronomical Observatory (AAO)가 이끄는 연구팀은 허블 우주망원경을 이용해 이 동반성의 존재를 검증했습니다. 당연히 허블 우주 망원경의 성능으로도 이렇게 멀리 떨어진 별을 관측하기는 어렵습니다. 하지만 연구팀은 망원경의 성능을 한계까지 사용해 이를 포착하는데 성공했습니다. (사진)


 과학자들은 초신성으로 생을 마감하는 무거운 별의 상당수가 혼자서 존재하는 것이 아니라 역시 제법 큰 동반성을 거느리고 있다는 사실을 관측을 통해 알고 있습니다. 초신성 직전 단계의 거성은 주변에 강력한 항성풍을 뿜어 내면서 질량을 잃게 됩니다. 여기서 나온 가스는 상당 부분 강력한 중력을 지닌 동반성으로 흘러들어가게 됩니다. 일부 쌍성계는 가까운 동반성이 단순히 흘러나온 가스를 흡수하는 수준을 넘어 중력을 행사해 가스를 끌어당기는 것으로 보입니다. 


 연구팀은 이 초신성에서도 비슷한 일이 일어났을 것으로 보고 있습니다. 초신성 폭발 수백만년 전에 동반성이 부풀어 오른 외각의 가스를 도둑질 하듯 흡수해 불안정하게 만들었다는 것입니다. (Millions of years before the primary star went supernova, the companion's thievery created an instability in the primary star) 이 초신성은 가스를 이미 많이 빼앗긴 데다 주변으로 많은 가스가 퍼져 있어 초신성 폭발을 하더라도 주변에 미치는 폭발 효과가 제한적입니다. 따라서 이 폭발에서 동반성이 살아남을 수 있습니다. 


 이번 연구는 초신성 폭발 시 동반성의 역할과 폭발 후 운명에 대해서 정보를 제공했지만, 아직 밝혀지지 않은 부분도 많습니다. 이를 알아내기 위해서는 결국 허블 우주 마원경보다 더 강력한 망원경이 필요합니다. 제임스 웹 우주 망원경의 발사가 기대되는 이유입니다. 


참고 


More information: Stuart D. Ryder et al. Ultraviolet Detection of the Binary Companion to the Type IIb SN 2001ig, The Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/1538-4357/aaaf1e

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