초신성 잔해

태양보다 10배 이상의 거대 질량의 항성은 폭발로 일생을 마감하는데 이 폭발을 초신성 폭발이라고 합니다. 초신성 폭발 후 엄청난 별먼지를 우주로 방출하는데 이 별 먼지가 지금까지 과학자들이 예측햇던 것보다 훨씬더 양이 많다는 사실이 밝혀져 우주 먼지에 대한 새로운 통찰을 줄 것으로 기대되고 있습니다.별의 생에 마지막에 다다른 적색거성은 먼저 자신의 외각을 둘러 싼 겉 껍질층을 우주로 방충 시킵니다.이것이 선간 우주 구름이 됩니다. 그리고 별의 종말은 거대한 폭발이 일어납니다.이때 태양 질량의 10배 이상인 거대한 항성이 순식간에 산산조각으로 파괴됩니다.대항성의 임종 치고는 참으로 짧은 순간에 끝나는 것입니다.초신성이란 사실 죽은별이 아니라 늙은 별의 임종인 셈입니다.옛 사람들이 별이 없던 곳에 갑자기 엄청 밝은 별이 빛나는 것을 보고 신성이라 이름붙였을 뿐입니다.연구팀은 카시오페아A 초신성 잔해에서 별의 잔재를 발견했습니다.지구로부터 1만1천 광년 떨어진 우리 은하의 가장 젊은 초신성 잔해 중 하나입니다.초신성 폭발에 가장 중요한 천체 중 하나로 꼽히나 폭발 전 별의 특성은 아직 알려지지 안았습니다.태양 길량의 15~25배 되는 별이 폭발한 것으로 추정하고 있습니다. 연구팀은 미국 로웰 천문대에 설치된 망원경에 근적외선 고분산 분광기를 이용해 별 잔재 물질의 스펙트럼을 얻었습니다.연구팀은 스펙트럼을 분석한 결과 초신성 잔해 스펙트럼에서 이전 연구에서 관측된 적이 없는 좁은 선폭의 방출선이 나오는 것을 발견하였습니다.초신성 폭발의 영향을 받으면 방충선은 넓은 선폭을 보이는데 그렇지 않은 방출선이 발견된 것입니다.이 방출선의 공간 분포를 허블 우주망원경 이미지와 비교해보니 충격파로 둘러싸인 안쪽 지역에서 방출 된느 것으로 나타났습니다.방출선이 충격파의 영향을 받지 않은 순수한 성변물질에서 방출된 것으로 확인한 결과입니다.성병 물질은 별이 방출하는 별 주변의 물질로 카시오페아A 초신성 잔해에 있는
성변 물질은 모두 충격파에 휩쓸린 물질만 발견되어 왔습니다.충격파가 티끌을 파괴하기 때문에 물질의 기체 상태의 화학 조성을 알 수 없으니 순수 성변물질은 폭발 전 별에서 방출된 물질 본연의 상태를 간직하고 있어 가치가 큽니다. 스펙트럼 속 철 원자 대부분은 기체 상태로 존재하였습니다.이는 일반 성간물질에서 철 원자가 기체 상태로 있는 비율이 1% 미만인 것과 다른 결과입니다.연구팀은 이것이 탄소와 질소,산소를 촉매로 해 핵융합을 하는 CNO 순환을 겪은 별의 내부 물질에서의 티끌 생성 이론과 일치한다고 밝혔습니다.성변물질 덩어리들이 질소가 풍부한 영역에서 나왔고 이는 청색 초거성이었을 가능성과 연관이 있는 것으로 분석되었습니다.연구팀은 초신성 잔해에서 원형이 그대로 보존된 별의 잔재를 발견한 것은 화마가 흽쓸고 간 숲에서 아직 불에 타지 않은 나무를 발견한 것에 비유할수 있다고 말하였습니다.

초신성 폭발을 일으킨 충격파는 철 핵 바깥층을 쓸어가며 데워 바깥층에서 여러 종류의 원자핵 합성이 폭발적으로 일어나게 합니다.폭발적이라는 수식어가 붙은 이유는 수초 내에 모든 원자핵 합성이 일어나기 때문입니다. 폭발 과정에서는 원자핵 합성으로 철이나 니켈에 이르는 다양한 원소가 만들어질 뿐 아니라 중성자를 포획하여 다양한 동위원소와 함께 철보다 무거운 원소도 만들게 됩니다.초신성 폭발 때 생긴 에너지 대부분은 중성미자가 가지고 나가지만 막대한 에너지가 전자기파로 방출되어 초신성의 광도가 은하 전체 광도와 맞먹을 정도가 됩니다. 이렇게 초신성 폭발에 이르는 별의 수명은 보통 수백만 년에 이르는데 죽음에 이르는 폭발의 순간은 소초에 불과하니 그야말로 드라마틱한 일생이라 할 수 있습니다.철 핵의 중력 붕괴로 생성된 충격파는 철 핵 바깥에서 폭발적 원자핵 합성과 중성자 포획으로 무거운 원소를 만들 뿐 아니라 막대한 에너지로 바깥층을 밖으로 날려버립니다. 이때 밖으로 분출된 물질은 주변의 성간 물질을 쓸고가 초신성 자해를 만들게 됩니다.초신성 잔해는 유지 기간이 수만 년 정도로 짧아 결국에는 주변의 성간물질과 섞여 새로운 별의 탄생을 준비합니다.초신성 잔해에는 별에서 만들어진 모든 원소가 들어 있습니다.우리 몸을 이루고 있는 원소들도 과거에는 초신성 잔해에 있던 물질들입니다. 만일 성간물질에서 태어난 별이 모두 백색왜성 형태로 생을 마감하고 초신성 폭발을 겪지 않앗다면 우주를 구성하는 원소는 지금과는 다를 것입니다.탄소나 산소보다 무거운 원소는 질량이 작은 별에서는 만들어지지 않고 초신성 폭발로 죽는 무거운 별에서만 만들어집니다.탄소나 산소는 가벼운 별에서도 만들어지지만 이들은 대부분이 백색왜성에 같혀 성간물질에 섞이지 않으므로 초신성 폭팔이 없엇으면 인간과 같은 고등 생명체는 발현되지 않았을 것입니다.