막심해(莫心海)
【정견 뉴스】
서기 1181년, 거의 6개월 동안 사람들은 하늘을 올려다보며 카시오페이아 별자리에서 빛나는 새로운 별을 찾을 수 있었다고 칼텍 뉴스가 2024년 10월 24일 보도했다. 중국과 일본의 천문학자들도 이 희귀한 초신성 폭발을 기록했다. 이후 수 세기 동안 천문학자들은 폭발 잔해를 찾기 위해 노력했지만 2013년에 이르러서야 마침내 발견했다. 시민을 위한 과학자 프로젝트의 일환으로 아마추어 천문학자 다나 패트릭(Dana Patchick)은 지금은 퇴역한 광역 적외선 조사 탐사선(WISE)으로 촬영한 이미지를 면밀히 조사해 초신성 폭발 현장에서 하나의 성운(星雲)을 발견했다.
추가 관측을 통해 천문학자들은 Pa 30이라고 불리는 이 성운이 실제로 1181년 초신성 폭발에서 분출된 물질이란 확신을 가졌다. 이후 2023년, 천문학자들은 초신성 잔해에서 민들레꽃 덩굴손과 비슷한 기이한 모양의 필라멘트를 발견했다.
천문학자들은 하와이 켁 천문대에 있는 칼텍이 구축한 켁 우주 웹 이미저(KCWI)의 도움으로 이 특이한 필라멘트의 3차원 위치와 폭발 현장에서 바깥쪽으로 이동하는 속도를 처음으로 그려냈다.
칼텍 물리학과 교수인 크리스토퍼 마틴은 “초신성 잔해의 표준 이미지는 불꽃놀이의 정지 사진과 같다”며 “KCWI는 우리에게 ‘필름’과 같은 것을 제공하기 때문에 폭발 중심에서 바깥쪽으로 날아가는 폭발 잔해의 움직임을 측정할 수 있습니다.”라고 설명한다.
마틴은 천체물리학 저널 레터스에 게재한 이번 연구 논문의 공동 저자다. 이 연구는 하버드 및 스미소니언 연구소 천체물리학 센터의 NASA 허블 펠로우인 팀 커닝햄이 주도했으며, 공동 수석 저자인 일라리아 카이아조는 전 칼텍 박사후 연구원으로 최근 오스트리아 과학기술원 조교수가 되었다.
1181년 초신성은 밀도가 높은 백색왜성에서 열핵 폭발이 일어났을 때 발생한 것으로 추정된다. 일반적으로 백색왜성은 이러한 유형의 폭발로 완전히 파괴되지만, 이 경우에는 별의 일부가 살아남아 일종의 “좀비 별”을 남겼다. 이러한 부분 폭발을 Iax형 초신성이라 한다. 폭발에서 분출된 물질이 Pa 30 성운을 형성했다. 과학자들은 유황으로 빛나는 이 이상한 필라멘트도 초신성에 의해 생성되었다는 것을 알고 있지만, 언제 어떻게 형성되었는지는 알지 못한다.
초신성 잔해의 3차원 구조를 관측하기 위해 천문학자들은 이미지의 각 픽셀에 대한 다중 파장 또는 스펙트럼 정보를 캡처하는 장비인 KCWI를 사용한다. 이는 각 픽셀에 포착된 빛을 무지개색으로 분해하는 것과 같다. 연구팀은 스펙트럼 정보를 통해 폭발의 중심에서 튀어나온 필라멘트의 움직임을 측정하고 궁극적으로 구조의 3차원 지도를 만들 수 있었다. 우리 쪽으로 날아오는 필라멘트 물질의 빛은 스펙트럼의 파란색쪽로 이동하고(청색 편이), 우리쪽에서 멀어지는 물질에서 방출되는 물질의 빛은 스펙트럼의 빨간색 끝으로 이동한다(적색 편이). 그 결과 초신성의 필라멘트 물질이 초당 약 1,000킬로미터의 속도로 폭발 지점에서 바깥쪽으로 날아가고 있는 것으로 나타났다.
“우리는 필라멘트의 물질이 탄도 방식으로 팽창하고 있음을 발견했습니다.”라고 커닝햄은 말했다. “이것은 폭발 이후 물질의 속도가 느려지거나 빨라지지 않았다는 것을 의미합니다. 측정된 속도를 거슬러 올라가면 폭발 시점을 서기 1181년으로 정확히 찾아낼 수 있습니다.”
3D 정보는 또한 1181년 초신성 폭발이 비대칭이었다는 몇 가지 증거와 함께 가느다란 구형 구조물 내부에 큰 구멍이 있음을 보여준다.
폭발 후 필라멘트가 어떻게 형성되었는지에 관해서는 과학자들은 여전히 의아해하고 있습니다. 커닝햄은 “역충격파가 주변 먼지를 필라멘트로 응축시켰을 수 있지만 아직은 정확히 알 수 없습니다”고 말했다. “이 물체의 모양은 매우 이상하고 매혹적입니다.”
자료 출처: https://www.caltech.edu/about/news/dandelion-supernova-revealed-in-3-d
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/293318