별의 죽음, 수퍼노바

 

별의 죽음이 그려내는 장관, 수퍼노바

 

초신성(supernova)

 

수퍼노바가 자아내는 장관은 우주의 가장 큰 사건 중 하나입니다. 수퍼노바는 별이 생을 마감할 때 일어나는 폭발적인 사건으로, 단 몇 주 만에 그 별이 수백억 년 동안 발산한 에너지를 방출합니다. 이러한 현상은 우주 탐사와 천문학 연구에 있어서 매우 중요합니다.

 

이 포스팅에서는 수퍼노바가 발생하는 이유, 가장 최근에 발생한 수퍼노바, 그리고 우리에게 가장 가까운 수퍼노바와 지구에 영향을 미칠 가능성에 대해 알아보겠습니다.

 

 

X선 및 적외선 데이터는 사람의 눈으로 볼 수 없습니다. 허블 우주 망원경의 가시광선 이미지(노란색)와 스피처 우주 망원경은 초신성 충격파에 의해 가열된 미세한 먼지 입자(빨간색)를 결합함으로써 초신성 잔해에 대한 보다 완전한 그림을 보여줍니다.

수퍼노바가 발생하는 이유

 

수퍼노바의 주요 원인은 두 가지입니다. 첫 번째는 코어 붕괴 수퍼노바입니다. 큰 질량을 가진 별이 자신의 연료를 모두 소진하고 중력 붕괴에 의해 폭발하는 경우입니다. 별의 중심핵이 붕괴하면서 엄청난 에너지를 방출하게 되고, 이것이 별의 외곽층을 날려버리면서 밝은 폭발을 일으킵니다.

 

 

두 번째 원인은 쌍성계에서 발생하는 '백색 왜성 수퍼노바'입니다. 이 경우, 백색 왜성이 동반성으로부터 물질을 빨아들여 자신의 한계를 넘게 되면 폭발이 일어납니다. 이 수퍼노바는 별의 전체 질량이 임계점을 넘어갈 때 발생하며, 우주의 거리를 측정하는 중요한 도구로 사용됩니다.

 

 

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백색왜성의 발생과 생애, 찬드라세카르 한계

 

아마추어 천문학자 코이치 이타가키가 발견한 초신성. 두 직선으로 사진에 표시되어 있다.

밀양아리랑우주천문대에서 촬영한 바람개비 은하(M101) 및 초신성 SN 2023ixf

 

 

가장 최근에 발생한 수퍼노바

 

가장 최근에 관측된 수퍼노바 중 하나는 2023년 5월에 발견된 SN 2023ixf입니다. 이 수퍼노바는 지구로부터 약 2100만 광년 떨어진 바람개비은하 M101에서 발생한 제2형 초신성으로, 일본의 아마추어 천문학자 이타가키 코이치에게 19일(현지시간) 최초로 발견되었습니다. 우리 나라, 밀양아리랑 우주천문대에서도 발견된 지 만 하루도 지나지 않아 관측에 성공했습니다. 나사에 따르면 SN2023ixf는 5년 동안 발견된 초신성 중 가장 지구와 가깝습니다. 범위를 지난 10년으로 넓히면 두 번째로 근거리에 위치합니다.

 

 

 

가장 가까이에 존재하는 수퍼노바

 

케플러 초신성은  조선왕조실록 에도  기록되어 있다. 선조 37년(1604년) 9월 21일(양력 10월 13일)부터 시작하여 7개월에 걸쳐 위치와 밝기를 관측한 결과.

밤 1경에 객성이 미수 10도에 있어, (북)극과는 110도 떨어져 있었으니, 형체는 세성(목성)보다 작고 색은 누르고 붉으며 동요하였다.

夜(有)一更, 客星在尾宿十度, 去極一百一十度, 形體小於歲星, 色黃赤, 動搖。
— 선조실록 178권, 선조 37년 9월 21일 무진 (양력 1604년 10월 13일)

 

 

우리에게 가장 가까운 수퍼노바 중 하나는 1987년에 발견된 코어 붕괴 수퍼노바 SN1987A입니다. 이 수퍼노바는 대마젤란운에서 발생했으며, 지구로부터 약 16만 광년 떨어져 있습니다.

 

1604년에 발견된, 케플러의 별(Kapler's Supernova, SN 1604)이라 불리는 SN1604 이후로 폭발 당시에 ‘맨눈으로 볼 수 있었던 두번째 초신성’으로 기록되었습니다.

 

비교적 가까운 거리에 있으며, 폭발 초기부터 정밀한 관측이 가능했기 때문에 다른 초신성들의 경우보다 집중적으로 지속적인 연구가 이루어지고 있습니다.

 

수퍼노바 1987A.

일본의 카미오칸데와 미국의 아이맥스 중성미자 검출기가 초신성 폭발 직후 방출된 중성미자를 관측하는데 성공해서 중성미자 검출기의 유용성을 입증하기도 했습니다.

 

 

 

수퍼노바에 휘말리면 지구는 어떻게 될까

백색 왜성 수퍼노바에 휘말리면 지구에 미치는 영향은 매우 심각할 것입니다. 백색 왜성 수퍼노바는 엄청난 양의 에너지를 방출하는 천문학적 사건으로, 수퍼노바가 가까운 거리에서 발생할 경우 지구에 치명적인 영향을 미칠 수 있습니다. 여기서 "가까운 거리"는 수백 광년 이내를 의미합니다. 그렇다면, 백색 왜성 수퍼노바가 지구에 미치는 구체적인 영향을 살펴보겠습니다.

 

방사선 폭발

수퍼노바가 발생하면 엄청난 양의 감마선과 X선 같은 고에너지 방사선이 방출됩니다. 이 방사선은 지구의 대기에 도달하면 대기의 화학 성분을 변화시킬 수 있습니다. 특히, 오존층이 파괴될 가능성이 높습니다. 오존층은 지구를 유해한 자외선으로부터 보호하는 역할을 하는데, 오존층이 파괴되면 지표에 도달하는 자외선의 양이 급증하여 생물학적 피해를 일으킬 수 있습니다. 이로 인해 피부암, 안과 질환, 생태계 파괴 등이 발생할 수 있습니다.

 

강력한 충격파

수퍼노바 폭발은 강력한 충격파를 생성합니다. 이 충격파는 우주를 통해 퍼져나가면서 주변의 행성과 성간 물질에 영향을 미칠 수 있습니다. 지구가 이러한 충격파에 직접 노출될 경우, 지구의 대기와 지표에 큰 충격을 주어 지진, 화산 폭발, 기후 변화 등을 일으킬 수 있습니다. 이는 지구 생태계에 심각한 영향을 미칠 가능성이 큽니다.

 

우주선의 증가

수퍼노바는 또한 대량의 고에너지 우주선을 방출합니다. 이 우주선이 지구에 도달하면 대기권에 들어와 대기의 분자들과 충돌하여 2차 방사선을 생성할 수 있습니다. 이는 지구의 방사선 수준을 높이고, 생명체에게 유해한 영향을 미칠 수 있습니다. 장기적으로는 기후 변화, 생물 멸종, 인류의 건강 문제 등이 발생할 수 있습니다.

 

 

케플러 초신성의 초신성 잔해 는 매우 ‘모범적’일 정도로 전형적인 형태이며, 현재까지 다양한 천문학 연구의 대상이 되고 있다.

 

지구의 종말 가능성

엄청난 양의 에너지를 방출하는 수퍼노바가 지구와 매우 가까운 거리에서 발생할 경우, 그 영향은 더욱 치명적일 수 있습니다. 지구가 직접적으로 수퍼노바의 폭발 에너지에 노출되면 지구 자체가 파괴될 가능성도 배제할 수 없습니다. 하지만 다행히도, 현재 우리 은하 내에서 지구와 가까운 거리에 백색 왜성이 있는 쌍성계는 발견되지 않았습니다. 따라서 이러한 재앙이 발생할 가능성은 매우 낮지만, 천문학자들은 이를 주의 깊게 모니터링 하고 있습니다.

 

 

 

결론

수퍼노바는 별의 삶의 끝에서 발생하는 폭발적 사건입니다. 가능성의 문제이지만, 만약에라도 백색 왜성 수퍼노바가 지구와 가까운 곳에서 발생하면, 지구는 방사선 폭발, 강력한 충격파, 우주선의 증가 등으로 지구 생태계와 인류 문명에 심각하게 영향을 받고 어쩌면 파괴될 가능성도 있습니다. ‘하지만’ 이러한 사건이 발생할 가능성은 매우 낮습니다. 우리가 할 일은 수퍼노바를 통해 별의 진화를 이해하고, 우주의 다른 부분을 관찰함으로써 우주의 역사와 변화를 통찰하는 것입니다. 앞으로도 수퍼노바 연구는 계속해서 천문학의 중요한 연구 분야로 남아 우주의 신비를 밝혀줄 것입니다.