적색초거성 SNLS-04D2dc 충격파 폭발 최초 발견 초신성 연구와 항성진화 연구에 단비 ‘사이언스(Science)’ 인터넷 속보로 소개, 7월 인쇄물로 출판 우리대학교 이석영 교수(천문우주학)와 영국 옥스퍼드 대학의 케빈 샤윈스키(Kevin Schawinski) 박사의 국제 연구팀이 초신성 SNLS-04D2dc의 충격파 폭발을 최초로 발견했다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘사이언스(Science)’ 인터넷에 6월 12일 속보 뉴스로 소개됐으며, ‘사이언스’지 7월호에 수록된다. 초신성은 태양보다 수십 배 이상의 질량을 갖는 별이 천만 년 정도의 짧은 별의 삶을 마친 후 엄청난 폭발과 함께 블랙홀이나 중성자별로 마감하는 단계를 일컫는다. 그 밝기가 수천억 개의 별이 모여 있는 은하 전체의 밝기와 견줄만 해서 하늘에 ‘새로운 별’이 나타났다고 하여 초신성이라고 불린다. 초신성은 주로 별 표면으로부터 폭발 후 수일 후에야 지표면에서 관측 가능한 가시광으로 관측이 되는데, 실제론 별 표면으로부터의 초신성폭발 이전에, 별의 핵으로부터 폭발에 의한 충격파가 별 외부로 전달되어 가는 과정에서 자외광으로 먼저 폭발(자외광 폭발 혹은 충격파 폭발: shock breakout)할 것이라는 이론적 예측이 1970년대 초부터 있어왔다. 그러나 30여 년 동안 초신성이 어떻게 폭발하게 되는지 명쾌한 이해가 없고 컴퓨터 시뮬레이션으로도 재현되지 못하는 상황이었다. 우리대학교 이석영 교수의 국제 연구팀은 하와이의 CFHT 망원경과 겔렉스 자외선우주망원경을 이용하여 초신성 SNLS-04D2dc의 충격파 폭발을 최초로 발견했다. 또한, 이 충격파 폭발 과정이 약 7시간 정도 지속된 것을 발견하여, 초신성으로 폭발된 별이 태양 지름의 350배(부피로 5천만배) 정도 되는 적색초거성이었다는 것을 밝혔다. 이석영 교수는 “이는 초신성이 적색초거성으로부터 발생할 것이라는 표준항성진화이론의 예측을 증명한 것”이라 설명하고, “이 결과가 혼돈의 시대를 걷던 초신성 연구와 항성진화 연구에 단비의 역할을 할 것”이라고 기대했다. 이번 연구의 주저자인 케빈 샤윈스키(Kevin Schawinski) 박사는 공저자인 이석영 교수의 옥스퍼드대학 교수시절 박사과정 학생이며 현재는 가까운 공동연구자이다. 겔렉스 관측연구는 과학기술부 창의과제/도약과제의 지원을 받았고, 이론적 고찰은 우리대학교의 글로벌 5-5-10의 지원을 받았다. * 초신성 폭발 잔해(게 성운) 사진출처: NASA STScI 서기 1054년 폭발한 초신성의 잔해(이번 연구에 사용된 초신성은 아님) 성운의 크기: 지름 6광년 중심에 초신성 폭발 후 남은 핵은 중성자 별로 존재함(지름 약 10km) * 타입 투 초신성(SN II) 폭발과정 개요도 1단계: (위) 태양 질량의 수십 배에 달하는 별이 중심부의 핵연료를 다 사용한 후, 핵은 급격히 수축하고, 외곽은 태양 지름의 350배 이상(부피로는 5천만배)의 적색거성으로 팽창함. (아래) 이 별이 속해 있는 나선은하의 초신성폭발 이전 모습(허블우주망원경으로 찍은 사진) 2단계: (위) 수축한 핵으로부터 강한 충격파가 방출되고, 이 충격파가 별 외부를 지나면서 주위를 10만도 정도로 고온화시켜, 이로 인한 자외광이 빠른 속도로 방출됨(충격파 폭발). 이것이 이론적으로 예측되고 우리 연구를 통해 최초로 발견된 사실임. (아래) 겔렉스 우주망원경으로 찍은 자외광 충격파 폭발이 푸른색으로 나타남. 이 폭발이 약 7시간 정도 지속되어. 폭발 이전의 별이 적색초거성임을 증명. 3단계: (위) 충격파가 별표면에 전달하면서 초신성폭발이 시작됨. (아래) 푸른색으로 나타난 자외광 충격파 폭발은 미미해짐 4단계: (위) 자외광 충격파 폭발이 수일 지난 후, 가시광선으로 볼 수 있는 초신성 폭발. 가시광 초신성 현상은 백일 이상 지속. (아래) 충격파 폭발 때보다는 극히 작지만, 자외광으로도 관측 가능 5단계: (위) 수백 년 이상 흐른 후의 모습. 초신성이 휩쓸고 지나간 우주성간기체가 밀려나 장관을 이룸. 그 크기를 이용해 초신성 폭발 시기를 유추할 수 있음. (아래) 다시 고요한 모습의 은하