초신성 폭발의 순간 '쇼크 브레이크 아웃'을 첫 관측

국제연구팀이 아르헨티나의 아마추어 천문가 Víctor Buso 씨가 관측한 초신성이 '쇼크 브레이크 아웃(Shock breakout)'이라는 폭발단계였다는 것을 관측 데이터의 해석 및 시뮬레이션으로 밝혀냈습니다. 쇼크 브레이크 아웃은 이론으로부터 오랫동안 예측되었지만 지속시간이 짧은 현상이어서 지금까지 관측된 적은 없었습니다. 무거운 질량의 별이 어떻게 초신성 폭발로 폭발하는지 이해하는데 이번에 얻은 초신성 폭발의 첫 순간에 대한 정보는 매우 중요합니다. 본 연구성과는 영국의 과학지 Nature 2018년 2월 22일호에 게재되었습니다.

초신성 쇼크 브레이크 아웃은 1970년대에 이론적으로 제창된 현상이며 관측적 검출이 시도되어 왔습니다. X선 및 자외선에서는 후보 천체가 2000년대에 보고되었는데 우리에게 가장 친숙하고 상세한 관측이 가능한 가시광에서는 확실한 사례가 발견되지 않았습니다. 이번 발견은 초신성의 관측연구와 폭발하는 별의 구조에 대한 연구를 가속시키는 것입니다. 최근 매일 혹은 하루에 몇 번 밤하늘의 같은 장소를 촬영해 새로운 천체를 탐색하는 대규모 탐사관측이 급격히 발전하고 있어서 향후 관측사례의 증가가 기대되고 있습니다. 이번에는 촬상에 의한 시간변동이 결정적이었는데 다음 스텝은 분광에 의해 그 성질을 보다 상세하게 조사하게 됩니다.

무거운 질량의 별이 초신성 폭발로 폭발하는 방법을 이해하는 것은 천체 물리학에서 중요하지만 폭발 이전의 별 구조가 초신성 폭발의 성질에 미치는 영향은 분명하지 않습니다. 그러므로 초신성 폭발이 일어나는 첫 순간에 대한 정보를 얻는 것이 이 문제를 밝히는 데 매우 중요합니다. 이론에 따르면 초신성 폭발이 생길 때에는 폭발의 충격파가 별의 내부에 전해진 후에 표면에 도달해 X선 등의 전자 방사선과 가시광이 생긴다고 합니다. 이 시기의 모습은 쇼크 브레이크 아웃이라고 불리고 있으며 갑자기 일어날 것이라는 예측 불가능한 성질과 짧은 지속시간 때문에 관측이 어렵습니다.

2016년 9월 아르헨티나의 아마추어 천문가인 Víctor Buso 씨가 조각가자리에 있는 나선은하 NGC613을 관측하는 동안 이 은하에서 초신성이 발생했습니다. 국제연구팀이 이미지 데이터를 상세하게 분석한 결과 지금까지 알려진 모든 초신성보다 급격한 증광을 보였다는 것이 밝혀졌습니다. 이것은 바로 초신성이 폭발하여 최초로 빛나는 단계(쇼크 브레이크 아웃)가 포착된 결정적인 증거입니다. 이론 시뮬레이션을 추가로 수행하였으며 이 거동이 자연스럽게 재현됨을 보여주었습니다.

이번에 처음으로 가시광선으로 쇼크 브레이크 아웃의 결정적인 검출이 이루어졌으며 그 관측 데이터가 이론 모델을 지지함에 따라 쇼크 브레이크 아웃을 이용한 초신성 연구의 기초가 구축되었습니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 超新星爆発の瞬間「ショックブレイクアウト」を初観測 －コンピュータシミュレーションの正しさを実証－ https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2018-02-22-0