별 폭발 수백년 뒤 관측되는 ‘초신성 잔해’의 비밀 풀렸다

별이 수명을 다하면 엄청난 에너지와 빛을 뿜어내는데, 이때 발생한 잔해들은 수백년이 지나 관측된다. 바로 ‘초신성 잔해물’이 그것이다. 하지만 이같은 초신성 잔해물이 오랜 시간이 흐른 뒤에 지구에까지 도달해 관측되는 원인은 지금까지 미스터리였다.

그런데 최근 하버드-스미소니언 천문관측 센터가 이에 대한 의미 있는 연구결과를 내놓아 주목받고 있다.

미국의 온라인 과학 전문매체인 사이언스데일리는 25일 하버드-스미소니언 천문관측 센터의 연구결과를 인용해 초신성 잔해에서 발생되는 X선 빛이 지구까지 올 수 있는 것은 ‘1000마하의 속도의 역 충격파’ 때문이라고 보도했다. 1000마하는 음속의 1000배로 초당 340km를 가는 속도다.

지금까지 초신성 잔해가 뿜어내는 X선이 어떻게 지구까지 도달하는지는 학계의 중요한 연구과제중 하나였다. 별은 수명이 다하는 순간 폭발하면서 엄청난 에너지를 발생시켜 평소보다 수억 배 밝은 빛을 뿜어낸다. 이를 ‘슈퍼노바(supernova)’ 즉, 초신성(超新星)이라 칭하는데 새로운 별이 탄생하면서 동시에 사라지는 것처럼 보이기 때문이다.

이 때 발생하는 에너지의 형태는 대부분 중성미자(neutrino)로 ‘초신성 잔해 물’을 형성해 수백 년 동안 빛을 낸다. 그 중 가장 유명한 것이 바로 ‘티코 초신성 잔해(Tycho’s supernova remnant)’다. 이 초신성 잔해는 16세기 덴마크 천문학자인 티코 브라헤가 카시오페이아 성운을 관찰하던 중 발견했는데 당시 기록에는 “금성보다 더 밝았고 낮에도 육안으로 볼 수 있었다”고 적혀있다.

이 잔해는 그 후 16개월 간 관측되다 사라졌는데, 거의 500년 후인 지난 2008년 독일 막스 플랑크 천문학 연구소에 의해 다시 발견돼 화제가 된 바 있다. 이는 초신성 잔해가 뿜어내는 X선이 우주 먼지에 반사돼 다시 지구에 도달했기 때문으로 알려졌다.

스미소니언 센터 히로야 야마구치(Hiroya yamaguchi) 연구원은 “이 역 충격파가 없었다면 오래 전 사라진 별의 흔적을 볼 수 없었을 것”이라 밝혔다. 함께 연구를 진행한 렌달 스미스(Randall Smith) 연구원은 “고속도로에서 빠르게 오고가는 차량들의 헤드라이트를 연상하면 쉬울 것”이라며 “이 역 충격파에 고마움을 느낀다”고 덧붙였다.

스미소니언 천문 센터에 따르면, 이 충격파는 초신성 잔해의 내부 가스를 가열하고 형광 빛 을 발생시키는데 가정용 형광 전구를 점등시키는 것과 비슷하다고 전한다. 따라서 수백 년이 지난 오늘에도 우리가 초신성 잔해를 관찰할 수 있는 것이다.

천문학계에서 초신성 잔해 관측에 집중하는 이유는 바로 우주 형성 과정의 비밀을 풀 수 있기 때문이다. 학계는 우주의 생성 초기부터 지금까지 우주 중원소량을 증가시킨 것이 초신성 폭발 때문으로 본다. 따라서 관측 정밀도가 높을수록 이를 기준 삼아 신뢰성도 높아진다. 또한 초신성 잔해는 은하 간의 우주론적 거리측정 기준으로도 사용되기에 무척 중요하다.

스미소니언 천문 센터 측은 “앞으로 다른 초신성 잔해에서도 비슷한 역 충격파가 발생하는지 조사 할 계획”이라고 밝혔다.

사진=사이언스데일리 캡처　

조우상 기자 wscho@seoul.co.kr