8000만 광년밖 초신성 폭발 포착… 초신성 생성 새 메커니즘 규명

임명신 서울대학교 교수 연구팀
백색왜성-보통별 상호작용 증거

국내 연구진이 지구로부터 8000만 광년 떨어진 은하에서 초신성이 폭발하는 순간을 관측해 기존 가설과 다른 새로운 폭발 메커니즘을 규명했다.

임명신 서울대학교 교수(물리천문학부)팀은 지구에서 8000만 광년 떨어진 은하 'NGC 2442'에서 제1a형 초신성 'SN 2015F'의 폭발 순간과 섬광현상을 포착해 초신성이 백색왜성과 보통별의 상호작용으로 발생할 수 있다는 새로운 가설의 증거를 제시했다고 7일 밝혔다.

초신성은 진화의 마지막 단계에 이른 별이 폭발하면서 그 밝기가 평소의 수억 배에 이른 별로, 마치 새로운 별이 생겼다가 사라지는 것처럼 보이기 때문에 초신성이라고 한다. 제1a형 초신성은 쌍으로 이뤄진 별 중 하나가 나머지 다른 별의 물질을 받아들여 폭발하는 초신성을 말한다. 기존 가설에서는 항성의 최종 진화 상태인 백색왜성이 쌍으로 존재하는 거대한 적색거성의 물질을 급격히 흡수하면서 일어난다고 알려져 있다. 하지만 일각에서는 다른 방식의 폭발 가능성도 제시돼 지난 수십년간 논란이 돼 왔다.

세계 각지에 있는 망원경을 이용해 초신성의 폭발 순간에 일어나는 '섬광현상'을 관찰해온 임 교수팀은 지난 3월 8일 호주에 설치된 '이상각 망원경'을 통해 백색왜성이 적색거성이 아닌 태양과 같은 보통별과 상호작용해 생긴 초신성을 관측했다.

섬광현상은 초신성이 폭발할 때 발생하는 충격파가 함께 있는 별(동반성)과 충돌하면서 빛을 내는 현상으로, 동반성의 크기가 클수록 밝아진다. 적색거성과 백색왜성으로 이뤄진 초신성 폭발의 섬광은 보통별과 백색왜성 초신성의 폭발에 비해 수십 배 이상 더 밝다. 연구팀은 이런 섬광의 밝기를 통해 폭발한 백색왜성의 동반성 크기가 태양과 비슷한 보통별임을 알아냈다.

임 교수는 "제1a형 초신성의 생성 원리가 백색왜성과 보통별의 상호작용으로 발생 가능함을 제시했다"며 "연구를 계속해 제1a형 초신성 폭발 메커니즘을 확실히 규명할 경우 초신성을 이용한 우주의 팽창 연구의 발전에도 기여할 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 천문학분야의 권위 있는 학술지인 '천체물리학저널 증보(The Astrophysical Journal Supplement Series)'에 게재됐다.

남도영기자 namdo0@dt.co.kr