초신성은 무엇이며, 과학자들은 초신성으로부터 어떤 점을 배울까?

우리 태양보다 10억 배 더 밝게 타오르는 초신성이라는 현상은 블랙홀, 금과 같은 금속의 기원, 우주 팽창에 대한 미스터리를 풀어냈습니다. 초신성은 드물게 발견됩니다. 나사에 따르면 우리 은하계에서 마지막으로 목격된 초신성은 1604년에 기록됐습니다. 이 초신성은 당시에 살았던 사람들을 당혹스럽게 만들었을지 모르지만, 다른 은하계의 초신성을 관찰함으로써 이제 천문학자들은 초신성이 거대하고 죽어가는 별의 마지막 폭발임을 이해하게 되었습니다.

 

초신성 동안 무슨 일이 일어나는가

우리 태양을 포함한 모든 별은 결국 핵의 핵융합 반응에 연료를 공급하는 수소 가스가 고갈될 것입니다. 나사에 따르면 이런 일이 발생하면 더 작은 별은 천문학자들이 적색 거성이라고 부르는 것으로 확장된 다음 희미한 백색 왜성으로 수축됩니다. 그러나 질량이 태양보다 최소 5배 이상 크고 훨씬 더 클 수 있는 거대한 별은 적색 초거성이 되어 초신성 폭발을 일으킬 가능성이 높습니다. 별 내에서 작용하는 힘은 초신성 중에 나타나는 폭발을 일으키는 원인입니다. 별의 일생 대부분 동안 중력은 가스를 안쪽으로 끌어당기지만, 핵반응으로 인해 가스가 바깥쪽으로 밀려나고, 그 힘은 끊임없는 줄다리기 관계를 맺게 됩니다. 그러나 별의 핵융합이 중단되면 별은 중력에 대항하는 바깥쪽으로 밀치는 힘을 잃게 됩니다. 그러면 중력이 지배하고 별은 스스로 붕괴되기 시작합니다. 결국, 붕괴하는 물질의 힘은 일련의 새로운 핵반응을 시작할 만큼 별의 핵을 가열하여 핵이 단단한 철이 되고 핵반응이 멈출 때까지 점점 더 무거운 금속을 형성합니다. 1초 안에 철심의 온도는 화씨 1,800억도(섭씨 1,000억도) 이상으로 올라가서 철 원자를 서로 더 가깝게 분쇄하여 코어가 충격파로 폭발합니다. 이 폭발은 초신성입니다. 초신성은 성운이라고 불리는 화려한 색상의 가스 구름, 블랙홀을 남기거나 아무것도 남지 않을 수도 있습니다. 하지만 그것은 단지 II형 초신성을 설명하는 것뿐입니다. 나사에 따르면 유형 I 초신성은 결국 하나의 별이 폭발하는 한 쌍의 쌍성 사이의 복잡한 상호 작용을 포함합니다.

 

초신성이 드러내는 것

2006년 2월, 연구자들은 4억4천만 광년 떨어진 곳에서 특이한 초신성을 관찰했습니다. 폭발하면서 초신성은 감마선 폭발이라고 불리는 강렬한 X선 섬광을 방출했습니다. 이전에 과학자들은 감마선 폭발이 블랙홀에 떨어지는 나선형 물질에서만 형성된다고 생각했습니다. 초신성에 대한 더 많은 연구가 진행됨에 따라 과학자들은 이 현상을 우주 전체를 연구하는 데에도 활용해 왔습니다. 초신성의 하위 유형인 '라'는 우주에서 가장 밝은 것 중 하나이며, 모두 대략 동일한 강도로 빛납니다. 그래서 1990년대 연구자들은 시간이 지남에 따라 초신성을 관찰함으로써 초신성이 모두 점점 더 빠른 속도로 우주 중심에서 멀어지고 있음을 알 수 있었으며 이는 우주가 팽창하고 있음을 보여줍니다. 과학자들은 팽창의 배후에 있는 알려지지 않은 힘을 암흑 에너지라고 부릅니다. 지난 4월, 로렌스 버클리 국립 연구소의 국제 초신성 우주론 프로젝트는 암흑 에너지 연구를 계속하기 위해 지금까지 축적된 초신성 데이터의 최대 규모를 발표했습니다.