M82 은하에서 밝은 초신성 발견!

M82 은하에서 밝은 초신성(Supernova) 발견! 

약 1200만년 전 "시가(Cigar) 은하" 또는 "M82"로 불리는 은하에서 백색 왜성 (White dwarf, 태양 정도의 질량을 가지는 별이 죽어가면서 생성하는 천체)이 폭발하였다. 마침내 이번주 먼 초신성으로부터의 빛이 지구에 도달하였다. 아마추어 천문가들은 은하의 먼지 나선팔 중의 하나에서 11.2등급의 밝은 별처럼 망원경을 통해서 초신성을 볼 수가 있다. 

비록 초신성이 약 1200만 광년 떨어져 있지만, M82는 우리 은하의 이웃 은하로 간주된다. 사실 이 초신성은 유명한 초신성인 SN 1993J이 21년 전에 관측된 이후 지구로부터 가장 가까운 초신성이다. 이 초신성 타입(Ia형 초신성, Type Ia supernova)의 이전 연구들로부터 이 초신성은 앞으로 계속 밝아져서 2주 후에 가장 밝게 빛날 것으로 예상된다.

<실제 발견 이야기>

이 초신성은 런던 대학교(UCL, University College London)의 관측소(ULO, University of London Observatory)에서 학생들과 교직원들이 발견한 것으로 최근 10여년 동안 발견된 초신성 중에서 가장 가까운 초신성 중의 하나이다. 1월 21일 19시 20분 (세계시, 한국시간으로는 1월 22일 4시 20분)에 스티브 포세이(Steve Fossey) 박사의 지도를 받던 학생팀(Ben Cooke, Tom Wright, Matthew Wilde and Guy Pollack)이 가까운 은하인 M82에서 폭발하는 별을 발견하였다. 

발견은 우연한 것이었다. 포세이 교수는 날씨가 좋지 않아서 계획된 실습 천문학 수업 대신에 천문대의 자동 0.35m 망원경 중의 한대에 CCD 카메라를 사용하는 방법을 대학생들에게 가르치기로 하였다. 대학생들은 그들의 타겟으로 구름이 없는 하늘에 있는 밝고 사진 촬영에 적합한 은하인 M82를 선택하였다. 망원경의 위치를 조정하는 동안 포세이 교수는 은하와 중첩된 별을 발견하였고, 이전 관측으로부터 볼 수 없었던 것임을 알게 되었다. 그들은 인터넷으로 그전에 촬영된 M82의 사진들을 조사하였고 M82에 새로운 별같은 천체가 나타났다는 것을 알게 되었다. 구름들이 오락가락하는 하늘이어서 천체의 밝기와 색을 측정하기위해서 다양한 컬러 필터를 통해 1분에서 2분 정도의 짧은 노출로 촬영을 하였다. 그들은 이 별같은 천체가 실제 천문학적인 물체인지를 확인하기 위해서 여러번 촬영을 시도하였고 결국 이 천체는 실제로 하늘에 있는 천체임을 알게 되었다. 결국 그들은 초신성을 발견한 것이었다. WOW!

사진 1. 초신성 발견시 촬영한 사진. Credit: UCL/University of London Observatory/Steve Fossey/Ben Cooke/Guy Pollack/Matthew Wilde/Thomas Wright.

사진 2. 초신성 발견시 촬영한 사진. Credit: UCL/University of London Observatory/Steve Fossey/Ben Cooke/Guy Pollack/Matthew Wilde/Thomas Wright.

사진 3. 런던 대학교 관측소 0.35m C14망원경. 이 망원경으로 M82 은하에서 초신성을 발견하였다. Photo: UCL MAPS/O. Usher.

사진 4. 초신성의 광도 곡선. Credit: AAVSO and Bum-Suk Yeom.

사진 5. 1a형 초신성의 원형 별과 초신성의 형성.  Credit: 위키백과.

사진 6. M82 은하의 위치. Credit: Bum-Suk Yeom.

사진 7. M82 은하의 초신성 폭발 전에 촬영한 사진. Credit: Bum-Suk Yeom.

사진 1. 초신성 발견시 촬영한 사진. Credit: UCL/University of London Observatory/Steve Fossey/Ben Cooke/Guy Pollack/Matthew Wilde/Thomas Wright.

사진 2. 초신성 발견시 촬영한 사진. Credit: UCL/University of London Observatory/Steve Fossey/Ben Cooke/Guy Pollack/Matthew Wilde/Thomas Wright.

사진 3. 런던 대학교 관측소 0.35m C14망원경. 이 망원경으로 M82 은하에서 초신성을 발견하였다. Photo: UCL MAPS/O. Usher.

사진 4. 초신성의 광도 곡선. Credit: AAVSO and Bum-Suk Yeom.

사진 5. 1a형 초신성의 원형 별과 초신성의 형성.  Credit: 위키백과.

사진 6. M82 은하의 위치. Credit: Bum-Suk Yeom.

사진 7. M82 은하의 초신성 폭발 전에 촬영한 사진. Credit: Bum-Suk Yeom.

cf. 초신성(超新星, supernova)이란? 

초신성은 신성(nova)보다 에너지가 큰 항성 폭발을 의미한다. 초신성은 그 광도가 극도로 높으며, 폭발적인 방사선을 일으키기에, 어두워질 때까지 수 주 또는 수 개월에 걸쳐 한개 은하 전체에 필적하는 밝기로 빛난다. 이 짧은 기간 동안 초신성은 태양이 평생에 걸쳐 발산할 것으로 추측되는 에너지만큼의 방사선 복사를 발한다.  폭발의 결과 항성은 구성 물질의 대부분 또는 전체를 토해낸다. 이때 그 속도는 30,000 km/s(광속의 10%) 까지 가속되며, 주위 성간 매질에 충격파를 일으킨다. 충격파가 휩쓸고 간 자리에는 팽창하는 가스와 먼지의 껍질이 남게 되고, 이것을 초신성 잔해라고 부른다.

‘신성’(Nova)이란 ‘새로운’이라는 의미의 라틴어 낱말에서 유래된 것으로, 천구상에 매우 밝은 별이 새로 나타난 것처럼 보이는 것을 칭한 것이며, 접두사 ‘초-’(super-)는 초신성이 광도가 훨씬 떨어지는 보통의 신성과는 구분되는 존재라는 것을 의미한다. ‘초신성’(supernova)이라는 단어는 1931년에 발터 바데와 프리츠 츠비키가 만들어낸 조어이다.

초신성이 생성될 수 있는 방법은 죽은 별에 갑작스러운 핵융합 재점화가 일어나거나, 또는 거대한 별의 중심핵이 붕괴하거나 두 가지가 있다. 별의 시체라고 할 수 있는 백색 왜성이 동반성으로부터 물질을 빼앗아 갈 때, 강착 현상이 일어나거나 아예 동반성과 하나가 되거나 하여, 빼앗은 물질이 충분히 누적되면 백색 왜성의 중심핵 온도가 상승하켜 탄소발화가 일어난다. 그리하여 탄소 핵융합에 불이 붙으면 열폭주가 일어나 별을 완전히 파열시키게 된다. 또는 질량이 거대한 별의 중심핵이 갑작스런 중력 붕괴를 일으키고, 그로 인하여 중력 위치 에너지를 발산할 때 역시 초신성 폭발이 일어난다.

우리 은하에서는 케플러 초신성(SN 1604) 이후 초신성이 한 개도 발견되지는 못했지만, 초신성 잔해들을 살펴보면 우리 은하에서도 한 세기당 평균 약 세 번의 초신성 폭발 사건이 일어나고 있음을 알 수 있다. 초신성은 성간 매질에 질량이 큰 원소의 양을 늘리는 데 결정적인 역할을 한다(핵합성). 뿐만 아니라, 초신성 폭발로 인한 충격파는 새로운 별의 형성의 방아쇠 역할을 한다. -위키백과