[우리가 몰랐던 우주] 폭발적으로 분출되는 칼슘? 새로운 초신성을 만나다

이성주 기자 승인 2020.08.11 22:55 | 최종 수정 2020.08.12 11:35 의견 0
SN2019ehk 상상도. (자료=Aaron M. Geller / Northwestern University)

[디지털머니=이성주 기자] 인간의 뼈와 이빨을 구성하는 칼슘은 어디에서 왔을까. 생을 다 한 별이 마지막으로 뿜어낸 칼슘이 근원이라면? 우주에 존재하는 칼슘에 대한 신선한 연구가 발표돼 시선을 끈다.

12일 미국과학진흥협회(AAAS)의 연구성과 홍보 플랫폼인 유렉얼랏(EurekAlert) 등에 따르면 미국 노스웨스턴대학 물리·천문학 조교수 라파엘 마르구티가 이끄는 국제 연구팀은 최근 '천체물리학 저널'(The Astrophysical Journal)을 통해 칼슘 방출형 초신성에 대한 연구를 발표했다.

해당 연구에서는 칼슘을 대량 방출하는 초신성(calcium-rich supernovae)에 대한 구체적인 연구가 담겼다. 그동안 이와 같은 연구는 칼슘 방출현 초신성이 극히 드물어 규명하기 어려웠다.

■ 밝은 오렌지 빛 초신성의 포착

연구의 시작은 지난해 4월 발견된 밝은 오렌지 색 빛에서 비롯됐다. 지난해 4월 아마추어 천문가 조엘 셰퍼드는 시애틀에서 별을 바라보다가 나선 은하 '메시에(M) 100'을 관측하다가 해당 별을 발견했다.  지구에서 약 5500만 광년 떨어진 머리털자리에 있는 은하다. 이후 조엘은 초신성으로 추정되는 별을 천문 커뮤니티에 알렸고 이후 각국 주요 망원경들이 앞다퉈 초신성 관측에 나섰다.

해당 관측에는 미국 항공우주국(NASA)의 닐 게렐스 스위프트 위성과 하와이의 W.M.켁 천문대 망원경, 칠레 체로 파촌의 남천 천체물리 연구(SOAR) 망원경이 동원됐다. 해당 초신성은 'SN2019ehk'으로 명명됐다.

초신성 폭발이 포착되고 10시간 만에 국제적 협력 관측은 시작됐다. 이는 15개국에서 70명 가까이가 논문 공동저자로 이름을 올린데서도 엿볼 수 있다. 

■ 강력한 X선의 발생..고온과 고압이 형성하는 칼슘

대형 별은 대부분 칼슘을 만들지만 헬륨을 연소하는 과정에서 소량만 생산한다. 나머지 절반은 칼슘 방출형 초신성을 통해 불과 수초만 만들어진다.

하지만 이전에는 SN2019ehk같은 칼슘 방출형 초신성이 관측되지 않아 무엇이 이런 형태의 초신성을 만들어내는지가 규명되지 않았다.

연구팀은 칼슘 방출형 초신성과 관련된 별이 고밀도 별이란 것을 확인했다. 폭발하기 전에 외곽 가스층이 떨어져 나가고 폭발 과정에서 별의 물질이 가스층과 충돌하면서 일반 초신성과는 다른 강력한 X선을 만들어낸 것. 이후 폭발에 따른 강력한 고온, 고압이 칼슘을 형성하는 화학작용을 촉발하는 것으로 분석했다.
 
또한 켁 망원경을 이용해 SN2019ehk가 단일 천체현상으로는 가장 많은 칼슘을 방출한 것을 확인했다. 책임저자인 마르구티 박사는 “단순히 칼슘이 풍부한 수준을 넘어 최대량을 보였다”고 설명했다. 연구팀은 이런 점이 칼슘 초신성과 관련된 별의 본질에 대한 단서를 제공해주는 것일 수도 있는 것으로 분석했다.

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