새로운 3번째 형태의 초신성 발견

[파이낸셜뉴스]

천문학자들이 새로운 형태의 초신성을 발견해냈다. 별들의 주기에 대한 과학계의 이해가 좀 더 넓어지게 됐다.

CNN은 28일(이하 현지시간) 미국 데이비스 캘리포니아대(UC 데이비스) 연구팀이 별의 폭발인 초신성의 새로운 형태를 발견해냈다면서 이로써 일본 도쿄대의 천문학자 노모토 켄이치가 40여년전에 주장한 예측이 입증됐다고 보도했다.

이번에 과학자들이 초점을 맞춘 초신성은 2108ZD라는 초신성으로 2018년 3월 일본의 아마추어 천문학자 이타가키 코이치가 관측한 것이다.

이 초신성은 지구에서 약 3100만광년 떨어진 곳에서 폭발했다. 미 연구팀은 허블과 스피처 우주 망원경을 통해 이 초신성이 폭발 이전에 어떤 형태였는지를 관측했다.

초신성의 폭발 전후를 천문학자들이 관측할 수 있었던 것은 이번이 처음이다.

대개 초신성은 2가지 형태를 보인다.

코어가 붕괴되는 과정에서 우리 태양보다 10배 이상 무거운 질량의 초신성은 내부 에너지를 모두 소진하고, 항성의 코어가 블랙홀 또는 중성자별이라고 부르는 밀도가 엄청난 상태로 전환된다.

다른 형태의 초신성은 열핵(thermonuclear)초신성이라 부르는 것으로 질량이 작은 항성의 잔해가 백색왜성으로 변할 때 일어난다. 대개 우리 태양보다 질량이 8배 미만 정도인 초신성이 상을 이루는 별에 자신이 갖고 있는 물질을 방출한 뒤 폭발한다.

문제는 태양 질량의 8~10배 사이의 별들에 무슨 일이 벌어지느냐이다.

2018ZD 같은 이 범주에 들어가는 초신성에서 어떤 일이 벌어지는지는 지금까지 알려지지 않았다.

이전에는 관측되지 않았던 이 3번째 형태의 초신성 폭발은 전자포획 초신성(electron capture supernova)이라는 형태로 알려져 있다. 1980년 도쿄대의 노모토가 이에 관한 가설을 내놨다.

노모토에 따르면 별의 코어가 연료를 소진한 뒤 중력이 코어의 전자를 밀어내고, 이들이 원자핵과 융합되도록 만든다. 이로인해 별이 붕괴하고 별은 스스로의 무게로 인해 내부로 뒤틀린다. 잔해들은 응축된 중성자별이 되며 질량은 우리 태양을 조금 웃도는 수준이 된다.

28일 과학잡지 네이처의 네이처 천문학에 실린 논문에서 노모토의 가설이 입증됐다.

논문 공동저자인 UC데이비스 천체물리학 교수 스테파노 발렌티는 "천문학의 주된 과제 가운데 하나는 별이 어떻게 진화하고 죽는지를 비교하는 것"이라면서 "아직 찾아 내지 못한 연결고리들이 많기는 하지만 이번 발견은 매우 흥분되는 것"이라고 자평했다.

노모토의 주장을 뒷받침할 증거들을 수집한 주역들은 UC산타바바라의 대학원생인 히라마츠 다이치와 라스컴버스 관측대였다. 이들은 관측팀을 이끌어 폭발이 처음 관측된 뒤 2년간의 2018ZD 초신성에 관한 데이터를 수집했다.

관측팀은 데이터를 수집하면 할수록 2018ZD 초신성이 전자포획 초신성의 첫번째 사례가 될 것임을 점점 더 깨달았다고 CNN은 전했다.

[e-mail] 송경재 기자