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이상한 초신성은 감마선 폭발과 관련하여 `잃어버린 연결고리`

  • 작성자 : KASI
  • 작성일 : 2015-05-07
  • 조회수 : 2543
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국립 과학 재단(National Science Foundation)의 장기선 간섭계(VLA)를 사용하여 천문학자들은 감마선 폭발(GRBs)을 발생시키는 초신성 폭발과 그렇지 않은 것들 사이에서 오랫동안 바라왔던 "잃어버린 연결고리"를 발견했다. 과학자들은 2012년에 본 별의 폭발이, 아직 그런 폭발이 일어나지 않았던 감마선의 강력한 폭발을 발생시킨 것으로 기대된 많은 특성을 가지고 있는 것을 발견했다.

“이것은 이러한 폭발에 숨어있는 메커니즘에 대한 중요한 통찰력을 제공하는 눈에 띄는 결과”라고 하버드-스미소니언 천체물리학 센터(CFA)의 Sayan Chakraborti가 말했다. “이 개체는 광범위한 활동이 그러한 폭발에서 가능한 것을 우리에게 보여주는 GRBs와 이러한 유형의 다른 초신성 사이의 빈틈을 채운다”고 그는 덧붙였다.

초신성 2012ap(SN의 2012ap)라는 개체는 천문학자들이 핵붕괴 초신성이라 이름 지은 것이다. 이 유형의 폭발은 매우 큰 별의 핵에서 핵융합 반응이 더 이상 별의 외측 부분의 중량에 대해 핵을 유지하는데 필요한 에너지를 제공할 수 없을 때 발생한다. 핵은 그다음에 초고밀도 중성자별 또는 블랙홀로 격변적으로 붕괴한다. 별의 나머지 물질은 초신성 폭발 중에 우주로 날아간다.

이러한 초신성의 가장 일반적인 유형은 빠르게 팽창하지만, 빛보다는 훨씬 적은 속도로 거의 구형의 거품에 바깥쪽으로 별의 물질을 폭발한다. 이 폭발은 감마선의 폭발을 생기게 하지 않는다. 적은 비율의 경우에서, 유입되는 물질은 새로운 중성자별 또는 블랙홀 주변의 일시적인 소용돌이 디스크로 그려진다. 이 강착 디스크는 빛의 접근 속도로 디스크의 극에서 바깥쪽으로 움직이는 물질의 제트(분사)를 발생시킨다. 소용돌이 디스크와 그 제트(분사)의 조합은 "엔진(동력)"이라 불리고 이 유형의 폭발이 감마선 폭발을 생성한다.

그러나, 새로운 연구 결과는 모든 "엔진 구동" 초신성 폭발이 감마선 폭발을 발생시키지 않는다는 것을 보여준다.“이 초신성은 거의 빛의 속도로 움직이는 제트(분사)를 가지고, 그런 제트(분사)는 신속하게 바로 우리가 감마선 폭발에서 본 제트(분사)처럼 느려졌다”고 역시 CfA의 Alicia Soderberg가 말했다.

2009년에 본 이전의 초신성 역시 빠른 제트를 가지고 있었지만, 그 제트는 감마선 폭발을 발생시키는 그것들의 감속 특성을 경험하지 않고, 자유롭게 팽창했다. 과학자는 말했다. 2009년 개체의 자유로운 팽창은 오히려 엔진 없는 초신성 폭발에서 보이는 것에 더 가깝고, 아마 감마선-폭발 제트의 가벼운 입자와 정반대로 무거운 입자의 큰 비율을 포함하는 제트를 암시한다. 무거운 입자는 별을 둘러싸고 있는 물질을 통해 더 쉽게 그들의 길을 만든다.

“우리가 발견한 것은 이 유형의 초신성 폭발에 엔진의 넓은 다양성이 있다는 것”고 Chakrabort는 말했다. “강력한 엔진과 가벼운 입자들은 감마선 폭발을 생기게 하고, 약한 엔진과 무거운 입자들은 그렇지 않다”고 그는 덧붙였다.“이 개체는 엔진의 특성이 이런 유형의 초신성 폭발의 특성을 결정하는데 중요한 역할을 한다는 것을 보여준다.”고 Soderberg는 말했다.

Chakraborti와 Soderberg는 5개 대륙에서 국제적인 과학자 팀과 함께 일했다. VLA뿐만 아니라, 그들은 또한 인도의 거대미터파 전파망원경(GMRT) 및 감마선 폭발(GRB) 감지기를 갖추고 있는 우주선의 행성 간 네트워크로부터의 데이터를 사용했다. Chakraborti가 이끄는 팀은 천체 물리학 저널에 받아들여진 논문에 그들의 작업을 보고하고 있다. 공동 저자 Raffaella Margutti 그리고 Dan Milisavljevic이 이끄는 다른 기사는 또한 우주와 지상-기반 시설의 세트를 사용한 SN 2012ap에 관한 X선 및 광학의 후속에 대한 보고이다.


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