(Artist’s concept of the SN 2016iet pair-instability supernova. Illustration by Joy Pollard. Credit: Gemini Observatory/NSF/AURA/)
(Image of SN 2016iet and its most likely host galaxy taken with the Low Dispersion Survey Spectrograph on the Magellan Clay 6.5-m telescope at Las Campanas Observatory in i-band on July 9, 2018. Credit: GEMINI Observatory)
과학자들이 이론적으로만 존재를 알고 있었던 1세대 거대 질량 별과 비슷한 초신성을 발견했습니다. 초기 우주에는 수소와 헬륨이 주로 존재했고 천문학에서 금속이라고 통칭하는 리튬보다 무거운 원소는 매우 드물었습니다. 하지만 오늘날보다 별을 만들 수 있는 가스는 풍부해 태양 질량의 수백배에 달하는 거대 질량 별이 탄생했다가 금방 사라졌습니다. 이 1세대 별이 남긴 무거운 원소들은 오늘날 우주를 구성하는 물질 중 하나입니다. 당연히 현재는 이런 별을 보기 힘듭니다.
하버드 스미스소니언 천체물리학 연구소의 세바스찬 고메즈 (Sebastian Gomez)를 비롯한 과학자들은 유럽 우주국의 가이아 위성이 발견한 초신성인 SN 2016iet를 연구하던 중 놀라운 사실을 발견했습니다. 하와이에 있는 제미니 노스 망원경 (Gemini North telescope)과 여기에 설치된 Multi-Object Spectrograph 로 이 초신성의 여러 가지 정보를 수집한 결과 리튬보다 무거운 원소가 거의 없다는 놀라운 사실을 확인했습니다.
SN 2016iet는 무거운 원소가 거의 없는 독특한 왜소은하에서 생성되었는데, 질량은 태양의 200배에 달합니다. 작은 왜소 은하에서 어떻게 이런 거대 질량 별이 생성되었는지는 미스터리 입니다. 아무튼 이 희귀한 초신성을 통해 과학자들은 흥미로운 현상을 관측할 수 있었습니다.
이런 1세대 별과 비슷한 별은 통상적인 초신성과 달리 내부에서 물질과 반물질이 생성되며 더 큰 폭발을 일으키는 쌍불안정 초신성 (pair-instability supernovae)으로 최후를 맞이합니다. 따라서 대부분의 물질을 우주로 뿌리게 되며 남는 것이 없습니다. 이제까지 이론적으로 예측된 일을 실제 관측으로 확인하게 된 것입니다.
1세대 별은 상당히 이론적인 존재지만, 이들이 지금의 우주를 만들었기 때문에 상당히 흥미로운 연구 대상입니다. 앞으로 비슷한 초신성을 발견해 관측한다면 이들의 비밀도 하나씩 풀릴 것으로 생각됩니다.
참고
Sebastian Gomez et al. SN 2016iet: The Pulsational or Pair Instability Explosion of a Low-metallicity Massive CO Core Embedded in a Dense Hydrogen-poor Circumstellar Medium, The Astrophysical Journal (2019). DOI: 10.3847/1538-4357/ab2f92 , https://arxiv.org/abs/1904.07259
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