유럽남방천문대 ‘마이크로노바’ 현상 첫 관측

VLT 초대형망원경으로 새로운 유형의 항성 폭발 발견

새로운 유형의 항성 폭발 현상 발견

영국 더럼 대학교의 천문학자 시몬 스카린기 박사(Dr. Simone Scaringi)가 이끄는 관측팀이 새로운 천문 현상을 발견했다. 관측팀은 유럽남방천문대(ESO: European Southern Observatory in the Southern Hemisphere)의 VLT(Very Large Telescope: 초대형망원경) 망원경을 이용하여 새로운 유형의 항성 폭발인 마이크로노바 (Micronovae) 현상을 관측했다. 위 폭발은 신성 폭발 강도의 약 100만분의 1인 미세 핵융합 폭발이기에 ‘마이크로노바’라는 이름이 붙었다.

이처럼 마이크로노바는 우리가 흔히 알고 있는 신성 폭발이나 초신성 폭발보다 훨씬 약하지만, 여전히 매우 강한 폭발 현상이다. 마이크로노바는 특정 별의 표면에서 발생하며 한 번의 폭발은 단 몇 시간 만에 약 35억 개의 기자 대피라미드 분량(약 20,000,000조 kg)의 항성 물질을 태울 수 있을 정도다.

관측을 이끈 시몬 스카린기 박사는 위 새로운 천문학 현상의 발견은 별에서 어떻게 열핵 폭발이 일어나는지에 관해서 새로운 메커니즘을 제시할 수 있다고 주장했다. 연구팀의 폴 그루트 박사(Dr. Paul Groot) 역시 위 발견은 항성 폭발에 관한 메커니즘이 알려진 것보다 훨씬 더 풍부할 수 있다는 것을 암시해준다고 밝혔다. 위 연구는 4월 네이처지에 실렸으며 후속 연구 역시 영국왕립천문학회 월간지 (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 실렸다.

초대형 망원경 ⓒ ESO/Y. Beletsky

기존의 신성폭발보다 규모가 더 작고 더 빠르다 – 특정 백색왜성에서 발견

만약 태양의 마지막 모습인 백색 왜성이 쌍성계를 구성하고 있으며 백색 왜성이 동반성과 서로 충분히 가까이 접근하게 되면 동반성으로부터 수소 등의 물질을 빨아들일 수 있다. 이 가스가 백색 왜성의 매우 뜨거운 표면에 떨어지게 되면 수소 원자가 헬륨으로 융합되도록 촉발할 수 있다. 신성에서의 이러한 열핵 폭발은 전체 항성 표면에서 발생하며 이러한 폭발로 인해서 백색 왜성의 전체 표면이 몇 주 동안 타오르고 밝게 빛날 수 있다.

이번 관측에서 밝혀진 마이크로노바는 이와 유사하지만, 규모가 더 작고 더 빠른 폭발로 몇 시간 동안만 지속된다. 이는 강한 자기장을 가진 일부 백색 왜성에서 발생하는 것으로 알려져 있으며, 항성의 자극(magnetic poles)을 향해 물질을 퍼뜨리게 된다. 수소 연료가 일부 백색 왜성의 자극(magnetic poles) 바닥에 존재할 수 있으므로 이러한 자극에서만 핵융합이 발생할 수 있다.이는 처음으로 수소 핵융합이 국소적인(localized) 방식으로도 일어날 수 있음을 확인한 관측 결과이다.

마이크로노바 현상의 상상도 ⓒ ESO

연구팀의 나탈리 드제나르 박사(Dr. Nathalie Degenaar)에 따르면 연구팀은 미항공우주국(NASA)의 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite) 미션 데이터를 분석할 때 이러한 미세 폭발을 처음 접했다고 한다. 몇 시간 동안 지속되는 밝은 빛의 섬광을 확인하였고 이러한 유사한 신호가 3번이나 발견됨과 동시에 위 연구가 시작되었다고 한다.

EI UMa 및 ASASSN-19bh의 광학 밝기 변화 ⓒ Scaringi et al. 2022

이중 두 번은 백색왜성에서 발견됨이 확인되었고 세 번째는 보다 정확한 확인을 위하여 초대형망원경으로의 추가 관측이 필요했다.

TV col의 광학 밝기 변화 ⓒ Scaringi et al. 2022

우주는 매우 역동적이다

스카린기 박사는 위 현상이 우주가 얼마나 역동적인지 보여주는 사례이며 실제로 이러한 현상들은 매우 일반적일 수도 있다고 설명했다. 다만 너무 빠르기 때문에 이러한 현상을 관측하기 매우 힘들다고 덧붙였다.

초대형 망원경 ⓒ J.L. Dauvergne & G. Hüdepohl (atacamaphoto.com)/ESO

초대형 망원경의 도움으로 모든 광학 현상이 백색왜성에서 유래함을 확인한 연구팀은 이로써 천문학 교과서에 새로운 현상과 메커니즘을 제시할 수 있게 되었다. 스카린기 박사에 따르면 더 정확한 메커니즘을 파악하기 위해서 엄청난 데이터를 담은 후속 연구가 절대적으로 필요하므로 이러한 연구들이 계획되어있다고 밝혔다.

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전체 댓글 (3)

  • 한보나 2022년 April 21일7:18 pm

    천문학 교과서에 새로운 사실이 들어갈 수 있다니 대박이네요. 혹시 별들마다 다른 방식으로 (마이크로노바, 노바, 슈퍼노바) 폭발을 하는 이유가 있을까요?

    • 이효림 2022년 April 21일8:44 pm

      알겠어요?

    • 김민재 2022년 April 21일10:17 pm

      안녕하세요 한보나님, 기사에 대한 관심과 질문 진심으로 감사드립니다. 별들의 미래는 별이 태어날때의 초기 질량과 관계 있습니다. 별의 초기질량이 매우 가볍다면 별이 되지 않을수도 있으며 적색왜성의 형태를 거치며 천천히 식어가는 형태가 될 수도 있습니다. 또한 초기 질량이 태양과 비슷하다면 백색왜성으로 진화하여 노바나 마이크로노바 (항성의 자극 존재 여부에 따라서 달라짐)를 겪을 수 있으며 초기 질량이 매우 무겁다면 초신성 폭발이나 블랙홀등으로 진화할 수 있습니다.

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