가장 잘 표현된 초신성 폭발 시각화 사진 best visualization of supernova

초신성(한자: 超新星, 영어: Supernova, 슈퍼노바)

초신성의 한자에서 신성(新星)은 새로운 별이 나타났을 때 붙여지는 이름입니다.

중세 유럽에서는 밤하늘에 갑자기 나타나는 새로운 별을 신성을 Nova라고 불렀습니다.

신성은 대부분 몇일 혹은 몇주만에 사라졌습니다.

그런 별 중에 간혹 몇달씩 관측되는 별이 있었습니다.

1934년에 이르러서야 신성(nova)와 구별하기 위해서 초신성(supernova 슈퍼노바) 라고 부르게 되었습니다.

초신성은 이런 신성보다 더 많은 에너지를 내뿜는 별의 폭발입니다.

결국 이름은 새 별이라고 붙었지만 별의 일생에서는 죽음의 순간인 것입니다.

케플러 신성 SN1604

조선왕조실록 선조실록 선조37년(1604년) 의 기록에 다음과 같이 기록되어 있습니다.

"초경(初更: 저녁 7시에서 9시 사이)에 객성이 미수(尾宿)^[각주:1]10도의 위치에 있었는데 북극성과는 110도의 위치였다. 형체는 세성(歲星: 목성)보다 작고 황적색이었으며 동요하였다."

이 기록은 서양의 기록에 의하면 독일 천문학자 요하네스 케플러가 연구해서 발표했기 때문에 "케플러 초신성"이라고 불리는 별입니다.

정확하게는 별의 죽음이죠.

재밌는 사실 한가지는 케플러는 이 초신성폭발을 1604년 10월17일부터 기록했으나, 조선에서는 10월 13일(음력 9월21일)부터 이 객성의 존재를 기록하고 있습니다.

SN1987A

가장 최근에 관측된 초신성은 1987년 2월 23일에 대마젤란 은하 부근에서 관측된 SN1987A입니다.

왼쪽이 관측 당시의 SN1987A, 오른쪽의 별은 초신성으로 폭발하기 전의 바탕별

SN은 당연히 SuperNova의 약어입니다.

가장 잘 표현된 초신성 폭발 시각화 best visualization of supernova 사진

Supernova라고 불리는 초신성의 폭발은 왜 일어나는 것일까요?

천체는 스스로 타는 별과 그 주위를 도는 스스로 타지 않는 천체들로 구성되어 있습니다. (밝혀지지 않은 다른 물질들도 있지만 이해하는 범위에 한해서...)

스스로 타는 별을 항성이라고 부르는데, 이렇게 탈려면 연료가 필요합니다.

별이 타는 것이 바로 핵융합입니다.

초기에는 수소(H)의 핵융합이 발생하면서 융합된 원소는 좀더 무거운 원소가 됩니다. 

이 과정에서 온도가 더 올라가고 별은 핵융합 연료로 조금씩 더 무거운 원소를 사용하게 됩니다.

이런 과정을 거쳐서 최종적으로 사용하는 원소는 철(Fe)입니다.

26개의 양성자를 가진 철을 이용해서 핵융합이 이루어지려면 온도가 30억도 이상이 됩니다.

별의 중력에 의해 철은 별의 중심에 가득차게 되고 더 이상 핵융합이 불가능하면서 붕괴하고 폭발하는 과정을 거치게 됩니다.

이 때 별의 폭발이 초신성의 결과로 나타난다고 합니다.

이 과정에서 초신성보다 무거운 원소들이 대량으로 탄생해서 우주로 공급됩니다.

지구에 영향을 끼친 초신성 폭발은 200만년 전으로 추정하고 있습니다.

뮌핸대 연구팀이 200만년전쯤 형성되었을 것으로 추정되는 퇴적층에서 자성박테리아 화석을 발견했습니다.

이 자성 박테리아는 바다나 호수에서 철을 체내에 흡수합니다.

이 박테리아 화석에서 60Fe 동위원소가 발견되었습니다.

철-60 동위원소는 지구상에서 자연적으로 발생하지 않고 오직 초신성 폭발에 의해서만 발생하는 동위원소이기 때문에 최소 200만년 이 전에 태양계에 영향을 끼칠 정도의 초신성 폭발이 태양계 근처 별에서 있었을 것이라고 추정할 수 있습니다.

당연히 철-60 동위원소만 지구로 날아들지는 않았겠죠?

다른 원소들도 지구에 영향을 끼쳤을 것입니다.

그리고 이렇게 초신성 폭발이 이루어진 뒤에는 중성자별이 탄생하기도 하고, 블랙홀이 탄생하기도 합니다.

일반적으로는 중성자별이 남게 되지만 초신성 폭발후 남은 별의 질량이 태양의 3.5배를 초과할 경우 블랙홀이 만들어지는 것이 아닌가 추측하고 있습니다.

하지만 우리 눈에 관측되는 현재의 상태는 대부분 폭발후 흩어진 잔해의 형태로 성운으로 보입니다.

crab nebula

1054년에 지구에서 관측되었을 것이라고 추측되는 초신성으로 송나라의 관측 기록에 나타납니다.

1054년 7월4일 새벽3시에 관측되었고, 태양과 달 다음으로 밝았으며 23일동안은 낮에도 보였다고 합니다.

이 초신성의 잔해가 1928년 현재의 게성운으로 알려진 crab nebula입니다.

PS. 2018년에 베텔기우스 Betelgeuse 항성이 초신성으로 폭발할 것으로 관측되고 있습니다.

1. 동아시아 28수 별자리 중의 하나로 전갈자리 꼬리에 해당합니다. [본문으로]