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- 초신성의 충격파는 너무 강력해서 뜨거운 가스를 우주 멀리까지 뿜어내, 100일 동안 빛나.
- 수소가 풍부한 별의 껍질이 날아가고 나면 중심에 남는 것은 블랙홀이거나 중성자별
- 회전과 금속 함량이 모양 결정에 역할

최면을 거는 슈퍼노바
별의 속성이 초신성 모양을 결정하는 방법

BOOM!
거대한 별이 수명 주기를 마치면 핵이 붕괴되고 화려한 초신성 폭발을 일으킨다. 위의 그림은 재앙이 닥치기 직전의 운명적인 별을 보여준다. 핵에서 나온 충격파가 별의 표면을 뚫고 나오려 하고 있다. 천문학자들이 최근 발견한 바에 따르면, 생성된 초신성의 모습은 죽어가는 별의 속성에 따라 달라진다. 

▲ IIP형 초신성을 나타낸 이 그림은 충격파가 별 표면을 뚫고 나오기 직전의 죽어가는 별을 보여준다. © ASIAA/ Ke-Jung Chen

별의 긴 수명조차도 언젠가는 끝나게 된다. 이러한 별의 죽음은 태양질량의 10배가 넘는 거대한 별에서 특히 인상적이다. 감소하는 핵융합으로 인해 발생하는 복사압이 엄청난 중력을 상쇄하기에 더 충분하지 않으면 핵이 붕괴된다. 눈부신 폭발이 발생한다. 핵붕괴 초신성, IIP형 초신성이라고도 한다.

별 폭발의 모양은 무엇에 의해 결정될까?

초신성의 충격파는 너무 강력해서 뜨거운 가스를 우주 멀리까지 뿜어낸다. 별이 폭발하는 동안 방출되는 방사선으로 인해 초신성은 약 100일 동안 밝게 빛난다. 수소가 풍부한 별의 껍질이 날아가고 나면 중심에 남는 것은 블랙홀이거나 중성자별이다. 중성자별은 블랙홀 다음으로 우주에서 가장 밀도가 높은 물체다. 그러나 이러한 끊임없는 과정에도 불구하고 각 IIP형 초신성은 광도와 잔해의 모양 등에서 개별적이다.

대만의 국립 청화대학의 카이안 유가 이끄는 연구진은 최초로 거대 별의 속성이 나중에 생성된 초신성 모양에 어떤 영향을 미치는지 조사했다. 이를 위해 연구팀은 컴퓨터 모델을 사용해 거대한 별의 성장과 폭발에 대한 1천 개 이상의 변형을 시뮬레이션했다. 천문학자들은 그 결과로 나온 광도 곡선을 과거 초신성 관측 결과와 비교했다.

회전과 금속 함량이 역할을 한다

결과:
초신성 폭발의 정확한 모습은 별의 속성에 따라 달라진다. 예를 들어, 유와 그의 동료들은 거대한 별의 금속 함량과 회전 속도가 이후의 초신성에 상당한 영향을 미친다는 것을 발견했다. 연구자들은 "빠른 회전은 별의 내부 구조에 영향을 미치고 대류 혼합과 질량 손실을 증가시키며, 이는 초신성의 밝기와 지속 시간에 영향을 미칠 가능성이 있다"고 기술했다.

폭발 중에 방출되는 방사성 동위 원소의 에너지와 양은 초신성의 광도와 밝기의 지속 시간에 영향을 미친다. 예를 들어, 유와 그의 팀에 따르면 폭발 에너지가 높을수록 초신성은 더 밝지만 길이는 짧아지고, 생성되는 방사성 동위 원소의 양이 많을수록 빛의 지속 시간이 길어진다고 한다.

"이 연구는 초신성의 관측 데이터와 그 기저에 있는 물리적 메커니즘을 체계적으로 이해하는 데 도움이 된다"고 대만의 Academia Sinica, Institute of Astronomy & Astrophysics (ASIAA)의 공동 저자인 Ke-Jung Chen이 설명했다. 이것이 흥미로운 이유 중 하나는 초신성에서 튀어나온 원소가 새로운 별과 행성의 형성을 위한 기초가 되고, 따라서 생명의 출현을 위한 기초가 되기 때문이다.
(The Astrophysical Journal, 2024; doi: 10.3847/1538-4357/ad50c6)
출처: ASIAA

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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