죽어가는 별에서 나오는 무선 신호는 어떤 소리일까?

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Science Alert 에 따르면, 천문학자들은 지구에서 4억 광년 이상 떨어진 은하에서 이러한 사건의 전파 신호를 처음으로 감지했습니다. 5월 18일 Nature 저널에 발표된 이 발견은 동반성이 어떻게 영향을 받았는지에 대한 흥미로운 단서를 제공합니다.

죽어가는 별에서 나오는 무선 신호는 어떻게 보일까요? - 1 — 백색 왜성의 폭발. 사진: NASA.

죽은 별의 폭발

태양보다 8배나 무거운 별이 핵 속의 핵연료를 고갈시키면서 외피층을 벗겨내면서 다채로운 가스 구름을 만들고, 백색 왜성이라고 불리는 뜨겁고 밀도가 높은 핵을 남깁니다.

태양은 약 50억 년 후에 이러한 전이 과정을 거치며 천천히 식어 사라질 것입니다. 그러나 백색 왜성이 어떻게든 질량을 얻게 되면, 태양 질량의 약 1.4배에 도달했을 때 자폭 메커니즘이 작동하여 열핵 폭발을 일으켜 별을 파괴하는데, 이를 Ia형 초신성이라고 합니다.

하지만 여전히 의문은 남습니다. 이러한 폭발을 일으키는 추가 질량은 어디에서 나오는 것일까요? 과학자들은 한때 그것이 가까운 궤도를 도는 더 큰 동반성에서 빠져나오는 가스일 것이라고 생각했습니다. 하지만 별은 보통 어지럽고, 곳곳에 가스를 뿜어냅니다.

초신성 폭발은 누출된 가스에 충격을 주어 전파 파장에서 빛을 내게 할 것입니다. 그러나 수십 년간의 탐색에도 불구하고, 전파 망원경은 아직 어린 Ia형 초신성을 발견하지 못했습니다.

그 결과, 연구자들은 Ia형 초신성은 안쪽으로 회전하고 비교적 깨끗하게 합쳐져 충격 가스나 무선 신호를 남기지 않는 한 쌍의 백색 왜성일 것이라고 생각하기 시작했습니다.

죽어가는 별에서 나오는 무선 신호는 어떻게 보일까요? - 2 — 폭발 직전 동반성이 물질을 잃는 모습. 사진: Science Alert

희귀한 유형의 초신성

초신성 2020eyj는 2020년 3월 23일 하와이의 한 망원경에서 발견되었습니다. 약 7주 동안은 다른 Ia형 초신성처럼 활동했습니다. 그러나 그 후 5개월 동안 밝기가 옅어지는 것을 멈추고 헬륨 가스의 비정상적인 증가를 시사하는 특징들이 나타나기 시작했습니다.

연구자들은 초신성 2020eyj가 Ia형 초신성의 희귀한 하위 분류에 속할 것이라는 의심을 품기 시작했습니다.

이를 확인하기 위해, 그들은 전파 신호를 생성할 만큼 충분한 가스 충격이 있는지 확인하기로 했습니다. 초신성은 나라브리 근처의 호주 망원경 콤팩트 어레이(Australia Telescope Compact Array)와 같은 망원경으로는 관측하기에는 너무 북쪽에 있었기 때문에, 폭발 후 약 20개월이 지난 후 초신성을 관측하기 위해 영국 전역에 분산된 일련의 전파 망원경을 사용해야 했습니다.

그들은 처음으로 전파 파장에서 매우 어린 Ia형 초신성을 명확하게 감지했습니다. 이는 약 5개월 후 두 번째 관측을 통해 더욱 확증되었습니다. 이는 모든 Ia형 초신성이 두 개의 백색 왜성의 합병으로 생성되는 것은 아니라는 것을 보여주는 중요한 이정표였습니다.

죽어가는 별의 속삭임

Ia형 초신성의 주목할 만한 특징 중 하나는 모두 비슷한 최대 밝기에 도달하는 것처럼 보인다는 것입니다. 이는 폭발하기 전에 모두 특정 질량에 도달한다는 사실과 일치합니다.

천문학자 브라이언 슈미트와 그의 동료들이 1990년대 후반 노벨상을 수상한 결론에 도달하는 데 도움이 된 것도 바로 이 속성이었습니다. 그 결론은 빅뱅 이후 우주의 팽창이 (모두가 예측했듯이) 중력의 영향으로 느려지는 것이 아니라, 암흑 에너지라는 효과로 인해 가속되고 있다는 것이었습니다.

그렇기 때문에 Ia형 초신성은 매우 중요한 우주 천체이며, 사람들은 여전히 이러한 별의 폭발이 언제 어떻게 일어나는지 정확히 알지 못합니다. Ia형 초신성이 이처럼 안정적으로 유지되는 이유는 천문학자들에게 큰 고민거리입니다.

게다가, 합쳐지는 백색 왜성 쌍의 질량이 태양의 3배라면, 왜 같은 양의 에너지를 방출하는 걸까?

과학자들은 초신성 2020eyj가 동반성에서 충분한 헬륨 가스가 빠져나와 백색 왜성 표면에 축적되면서 백색 왜성의 질량 한계를 넘어섰을 때 발생했을 것이라는 가설을 세웠습니다.

하지만 이제 의문은 왜 다른 Ia형 초신성에서는 이 전파 신호를 아무도 본 적이 없는가 하는 것입니다. 가장 유력한 설명은 인내와 끈기가 예상치 못한 방식으로 보상을 가져다주기 때문일 것입니다. 이번 사례에서는 인내심 덕분에 연구자들이 멀리서 죽어가는 별의 속삭임을 들을 수 있었습니다.

출처: Zing News

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