(Artist's impression of a red supergiant surrounded with thick circumstellar matter. Credit: NAOJ)
무거운 별은 초신성 폭발로 일생의 마지막을 장식합니다. 이 과정을 통해 우주에 무거운 원소가 공급되고 지구 같은 행성이 태어날 수 있기 때문에 이를 이해하는 것은 매우 중요합니다. 물론 이를 가까이서 관측할수는 없지만, 초신성 폭발이 매우 밝기 때문에 과학자들은 먼 거리에서도 이들의 특징을 연구할 수 있습니다.
그런데 무거운 별의 관측을 통해서 태양 질량의 수십 배에 달하는 무거운 별은 대부분 강력한 항성풍을 통해서 수소 가스의 상당 부분을 주변으로 뿜어 낸다는 사실이 알려져 있습니다. 따라서 폭발 시점에는 주변에 가스 성운이 형성되는 경우가 많습니다. 칠레 대학의 프란시스코 포르스터(Francisco Förster at the University of Chile)가 이끄는 국제 천문학자 팀은 블랑코 망원경 (Blanco Telescope)를 이용해서 24개의 초신성을 관측해 초신성 폭발 직전의 거대 별 주변에 대한 모델을 검증했습니다.
일본 국립 천문대의 타시 모리야(Takashi Moriya at the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) )는 총 518개의 모델을 일본 국립 천문대의 컴퓨터 클러스터를 이용해서 검증했습니다. 그 결과 태양 질량의 10%에 해당하는 별 주위 물질 (circumstellar matter)를 지닌 모델이 가장 관측 결과와 부합하는 것으로 나타났습니다. 이에 따르면 초신성이 폭발할 때는 주변에 태양 질량의 10%에 달하는 수소 베일이 존재하며 폭발 시 충격파는 이 가스와 충돌하면서 폭발 후 잔해의 구조와 모양에 영향을 미치게 됩니다.
초신성 폭발 후 남는 잔해는 앞서 말했듯이 그냥 남은 잔해가 아니라 새로운 별과 행성을 만드는 귀중한 재료들입니다. 이들이 어떻게 우주에 뿌려지고 다음 세대의 별을 생성하는데 쓰이는지 알아내는 것은 지금 지구가 어떻게 생성됐고 우리가 어떻게 생겼는지를 이해하는 데 결정적인 정보를 제공할 것입니다.
참고
F. Förster et al, The delay of shock breakout due to circumstellar material evident in most type II supernovae, Nature Astronomy (2018). DOI: 10.1038/s41550-018-0563-4
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