(Artist's impression of a hot core—a warm cocoon of molecular gas surrounding a newborn star—discovered in a supernova remnant. Blue represents high-energy regions produced by the supernova explosion, while brown indicates the surrounding molecular clouds. Credit: Niigata Universitry)
(Left: three-color composite image of the SNR RX J1713.7−3946 (red: Herschel/PACS 160 μm; green: Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) 22 μm; blue: XMM-Newton X-ray) (G. L. Pilbratt et al. 2010; E. L. Wright et al. 2010; Y. Fukui et al. 2021, doi: 10.26131/IRSA79 and 10.26131/IRSA535). Credit: The Astrophysical Journal (2026). DOI: 10.3847/1538-4357/ae6fba)
태양보다 8-10배 이상 무거운 별은 초신성 폭발을 일으키면서 생을 마감합니다. 그런데 이때 다음 세대의 별과 행성을 위한 중요한 물질들이 우주로 방출됩니다. 우주 초기에는 사실상 수소와 헬륨 밖에 없는 상태입니다. 생명체에 꼭 필요한 산소와 탄소는 태양 같은 별의 중심부에서도 헬륨 핵융합 반응을 통해 생성될 수 있지만, 그보다 무거운 원소는 이렇게 초신성 폭발을 일으키는 무거운 별 내부에서 핵융합 반응을 통해 생성되며 마지막으로 초신성 폭발 시 철보다 무거운 원소가 생성됩니다. 앞서 영상에서도 소개드린 내용입니다.
(3:22 이후)
이렇게 별의 죽음을 통해 생성된 원소들이 지금 지구 생명체를 이루는 원소가 된 것인데, 죽음이 새로운 생명을 만드는 자연의 경이라고 할 수 있습니다. 그런데 천문학자들이 죽음과 탄생이 동시에 발생하는 장소를 목격했습니다.일본 니가타 대학, 기후 대학, 이과학연구원, 교토 대학의 연구팀은 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 배열(ALMA)을 이용해 약 1,600년 전에 폭발한 거대 항성의 잔해를 관측했습니다.
초신성 잔해 RX J1713.7−3946는 1600년 전 폭발한 초신성의 잔해로 연구팀은 이곳에서 놀랍게도 아기 별의 탄생을 목격했습니다. 그것도 하나가 아니라 두 개 였습니다. 연구팀은 새로 태어난 별을 둘러싼 따뜻하고 밀도가 높은 분자 가스 덩어리, 즉 '뜨거운 핵'을 발견했는데, 이는 초신성 잔해 내에서 이러한 천체를 처음으로 관측한 사례입니다. 이번 발견은 새로 태어난 별이 강렬한 초신성 폭발의 여파 속에서도 생존할 수 있을 뿐 아니라 풍부한 분자 구성을 유지할 수 있다는 것을 보여줬습니다.
사실 우리 태양계 역시 인근 초신성 폭발의 영향을 받은 지역에서 형성되었을 가능성이 높습니다. 하지만 초기 태양과 주변 행성계 원반이 초신성 폭발의 강한 충격에서 어떻게 살아남을 수 있는지는 미스터리였습니다. 초신성 폭발 시 별은 은하계 전체 만큼이나 밝게 빛납니다. 따라서 주변으로 엄청난 에너지를 방출합니다. 따라서 행성을 형성하는 가스와 먼지가 흩어질 뿐 아니라 생명 탄생에 중요한 유기 분자들을 파괴할 수 있습니다.
연구팀은 그 이유를 알기 위해 초신성 잔해 RX J1713.7−3946의 두 아기 별을 조사했습니다. 새로 태어난 별은 두 개의 뜨거운 핵 속에 있는데, 다양한 유기 분자를 포함한 풍부한 분자 방출을 보였습니다. 그리고 그중 하나에서는 복합 유기 분자의 상대적 존재 비율이 초신성 폭발을 겪지 않은 일반적인 아기 별과 비슷했습니다. 이는 폭발의 충격에서 매우 안정적으로 물질을 보존했다는 점을 시사합니다.
참고로 초신성 주변에 이렇게 빠르게 별이 생성된 이유는 본래 있었던 별이 죽기 전 막대한 양의 가스를 뿜어내면서 밀도를 높였고 일부가 중력에 의해 수축하면서 새로운 별로 성장했기 때문입니다. 그리고 초신성 충격파가 이 밀도가 높은 뜨거운 핵을 완전히 파괴하지 않으면서 살아남을 수 있었습니다. 하지만 복잡한 분자와 일부 유기물까지 보존된 것은 놀라운 일이 아닐 수 없습니다.
연구팀은 뜨거운 핵들이 초신성 폭발의 영향을 최근에야 받기 시작했서 고에너지 입자들이 핵의 화학적 성질을 크게 변화시킬 시간이 충분하지 않았거나, 초신성 충격파에 의해 증폭된 것으로 추정되는 강력한 자기장이 우주선이 고밀도 분자 가스로 침투하는 것을 억제하여 뜨거운 핵과 분자 구성을 보존했을 것으로 보고 있습니다.
아무튼 우리 태양계도 이런 비슷한 환경에서 생성되었다면 초신성에서 물질을 풍부하게 공급 받으면서도 파괴되지 않을 수 있었을 것입니다. 지금 우리 몸을 구성하는 물질도 이렇게 나왔을지 모릅니다.
참고
https://phys.org/news/2026-07-newborn-stars-rich-gas-ancient.html
Takashi Shimonishi et al, Survival of Molecular Complexity under Recent Supernova Feedback: Detection of Hot Cores in RX J1713.7−3946, The Astrophysical Journal (2026). DOI: 10.3847/1538-4357/ae6fba
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