천문연, 초신성 폭발 과정 규명 - 충청뉴스

외계행성탐색시스템(KMTNet) 통해 폭발 1시간 내 초신성 빛 포착

KMTNet 망원경으로 찍은 초신성 관측 모습 / 천문연 제공

[충청뉴스 이성현 기자] 한국천문연구원은 외계행성탐색시스템을 통해 초신성 폭발 후 1시간 내 빛을 포착해 Ia형 초신성이 어떻게 폭발하는 지 설명하는 관측적 증거를 제시했다고 21일 밝혔다.

Ia형 초신성은 폭발 시 최대 밝기가 매우 일정해 우주의 거리를 재는 표준광원으로 이용되며, 철과 같은 무거운 원소의 기원과 별의 죽음을 연구하는 데 필수적인 천체다. 그러나 Ia형 초신성이 어떠한 과정을 통해 폭발하는지 이제껏 밝혀지지 않았다.

천문연이 캐나다 토론토대학과 공동으로 참여 중인 KMTNet 초신성 탐사 관측 연구진은 KMTNet을 이용해 폭발 후 1시간밖에 되지 않은 초신성 ‘SN 2018aoz’ 관측에 성공했다. Ia형 초신성 관측 역사상 가장 어린 시기의 빛을 포착한 것.

이번 관측을 통해 연구진은 폭발 후 1∼12시간 사이 초신성의 색이 붉어진다는 사실을 확인했고, 이러한 색 변화는 철 성분이 초신성 가장자리에 더 많이 분포하기 때문이라는 것을 밝혀냈다.

이는 Ia형 초신성의 폭발이 백색왜성의 바깥에 있는 헬륨 폭발로 시작하거나 폭발 물질들이 아주 급격한 혼합 과정을 거침을 말해 준다.

특히 2011년 SN 2011fe 초신성은 폭발 뒤 11시간 후 관측이 진행됐으며, 2017년 SN 2017cbv는 폭발 뒤 7시간, 그리고 2019년 SN 2018oh는 폭발 후 3.6시간 만에 관측이 이뤄진 것에 비해 이번 연구에서 폭발 후 1시간 만의 빛을 관측한 이번 연구는 기록 면에서 혁신적인 결과다.

연구진이 폭발 1시간 내 초신성 빛을 빠르게 포착할 수 있었던 원동력은 24시간 관측이 가능한 KMTNet 망원경 운영에 있다. 연구진은 남반구에 위치한 3기의 망원경을 이용해 초기 초신성 발견에 최적화된 관측 프로그램을 운영하고 있다. 또한과거 연구에서 한두 개의 필터를 사용했던 것과 달리, 모든 관측에 세 개의 필터를 사용함으로써 초신성의 색을 정밀하게 관측할 수 있게 됐다.

김상철 광학천문본부장은 “이번 연구는 Ia형 초신성에서 어떻게 폭발이 일어나는지를 구체적으로 밝혀낸 첫 연구”라며 “KMTNet의 24시간 관측 수행 능력이 가져온 쾌거”라고 밝혔다.

연구진은 후속으로 더 이른 시기의 초신성 관측과 다른 종류의 폭발을 일으키는 특이 초신성에 대한 연구도 시작할 예정이다.

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