1181년 초신성 잔해: 좀비 별의 비밀

1181년, 카시오페이아 별자리 근처에서 새로운 별이 6개월 동안 빛났다가 사라졌습니다.

중국과 일본의 천문학자들이 기록한 이 '객성'은 수 세기 동안 천문학자들을 혼란스럽게 했습니다.

이는 망원경이 발명되기 전에 기록된 몇 안 되는 초신성 중 하나입니다.

또한, 오랫동안 '고아'로 남아 있었는데, 오늘날 관측 가능한 천체 중 어떤 것도 이 초신성과 연결되지 않았습니다.

 

이제 SN 1181로 알려진 이 초신성의 잔해는 2021년에야 파치크 30(Pa 30) 성운으로 추적되었습니다.

이 성운은 2013년 아마추어 천문학자 다나 파치크가 시민 과학 프로젝트의 일환으로 WISE 망원경의 이미지 아카이브를 조사하던 중 발견되었습니다.

그러나 이 성운은 일반적인 초신성 잔해가 아닙니다.

천문학자들은 그 중심에서 '좀비 별'이라는 생존한 별을 발견하고 흥미를 느꼈습니다.

1181년 초신성은 백색 왜성이라는 밀도 높은 죽은 별에서 핵융합 폭발이 일어나면서 발생한 것으로 생각됩니다.

일반적으로 백색 왜성은 이러한 유형의 폭발에서 완전히 파괴되지만, 이 경우 일부 별이 살아남아 일종의 '좀비 별'을 남겼습니다.

 

이러한 부분적인 폭발을 Ia형 초신성이라고 합니다.

더욱 흥미롭게도, 이상한 필라멘트가 이 좀비 별에서 뻗어 나와 민들레 꽃잎처럼 보입니다.

이제 이스라엘 과학 기술 연구소(ISTA)의 일라리아 카이아조 조교수와 하버드-스미스소니언 천체물리학 센터의 NASA 허블 펠로우인 팀 커닝햄은 이 이상한 필라멘트를 전례 없는 근접 거리에서 관찰하고 있습니다.

 

 

3D로 재현된 우주적 불꽃놀이

커닝햄과 카이아조 연구팀은 캘리포니아 공과대학의 케크 우주망원경 이미저(KCWI)를 통해 이 특이한 초신성 잔해를 자세히 연구할 수 있었습니다.

KCWI는 하와이 마우나 케아 화산 정상 부근의 W. M. 케크 천문대에 위치한 분광기입니다.

KCWI는 우주망(cosmic web)이라고 불리는 가장 희미하고 어두운 빛의 근원을 감지하도록 설계되었습니다.

또한, KCWI는 매우 민감하고 똑똑하게 설계되어 이미지의 모든 픽셀에 대한 스펙트럼 정보를 캡처할 수 있습니다.

또한 별의 폭발에서 물질의 움직임을 측정하여 초신성의 3D 영화와 같은 것을 만들어낼 수 있습니다.

KCWI는 물체가 우리에게 가까워지거나 멀어질 때 빛이 이동하면서 어떻게 이동하는지를 검사함으로써 이를 수행합니다.

이는 구급차가 지나갈 때 사이렌 소리가 변하는 도플러 효과와 유사한 물리적 과정입니다.

 

따라서 연구팀은 일반적인 초신성 관측에서 볼 수 있는 정적인 불꽃놀이 이미지 대신 성운과 이상한 필라멘트의 상세한 3D 지도를 만들 수 있었습니다.

또한 필라멘트의 물질이 초당 약 1,000km의 속도로 탄도 비행한다는 것을 보여줄 수 있었습니다.

커닝햄은 "이것은 방출된 물질이 폭발 이후로 속도가 느려지거나 빨라지지 않았다는 것을 의미합니다.

따라서 측정된 속도로 시간을 거슬러 올라가면 폭발 시기를 거의 정확하게 1181년으로 좁힐 수 있습니다"라고 말했습니다.

 

 

 

우주의 비대칭 폭발

민들레 모양의 필라멘트와 그들의 탄도적 팽창 외에도, 초신성의 전체적인 모양은 매우 특이합니다.

연구팀은 분출물, 즉 폭발 지점에서 멀어지는 필라멘트 내의 물질이 비정상적으로 비대칭적임을 보여줄 수 있었습니다.

이것은 비대칭성이 초기 폭발 자체에서 비롯되었음을 시사합니다.

또한 필라멘트는 좀비 별을 둘러싸고 있는 내부 "틈새"를 보여주는 날카로운 내부 가장자리를 가지고 있습니다.

카이아조는 "초신성 잔해의 속도와 공간 구조에 대한 우리의 첫 번째 상세한 3D 특성화는 우리 조상들이 수 세기 전에 관측한 독특한 우주적 사건에 대해 많은 것을 알려줍니다.

그러나 그것은 또한 새로운 질문을 제기하고 천문학자들이 다음으로 해결해야 할 새로운 과제를 설정합니다"라고 결론지었습니다.

그녀는 올해 5월 ISTA에 합류하기 전에 미국 캘리포니아 공과대학의 이론 천체물리학 버크-셔먼 페어차일드 박사후 연구원으로 이 프로젝트를 시작했습니다.