초신성 잔해 속에 ‘21년간’ 숨은 짝별 발견

“마치 범죄현장에 숨어있던 도둑을 찾아낸 듯하다”

초신성 잔해 속에서 희미하게 빛나는 별을 찾아낸 미국 UC버클리 연구팀에 속한 알렉스 필리펜코 UC버클리 교수는 위와 같이 말한다. 이는 ‘도둑’으로 지목된 짝별 이른바 동반성이 쌍성계를 이루고 있던 초신성 폭발 전 천체인 주성으로부터 대량의 수소를 훔쳤기 때문.

연구팀은 미국항공우주국(NASA, 이하 나사)의 허블 우주망원경으로 관측한 자외선 데이터와 지상의 망원경으로 관측한 가시광선 데이터를 합성해 지금까지 존재할 것으로만 예측돼왔던 짝별의 연속 스펙트럼과 일치하는 것을 확인했다. 이는 초신성 잔해 뒤편에 짝별이 존재함을 입증한 것이다.

지금으로부터 21년 전인 1993년 발견된 초신성 SN 1993J는 10등성의 밝기를 갖고 있고 비교적 지구와 가까운 약 1100만 광년 거리에 있는 것은 물론 그 특성이 ‘IIb형’이라는 희귀 특성으로 분류돼 천문학자들의 주목을 받아왔다.

일반적으로 초신성은 폭발 후 관찰되는 빛의 분석과 밝기의 변화 등에 따라 수소선이 없는 I형과 수소선이 존재하는 II형으로 크게 분류되며 I형은 다시 Ia나 Ib 및 Ic형으로 분류되고 II형은 II-P/L/N형이나 IIb형으로 분류된다. 이런 차이는 폭발 전에 천체의 성질이나 폭발에 이르는 과정에 따라 생기는 것으로 예측되고 있다.



특히 IIb형 초신성은 원래의 천체가 쌍성을 이루는 동반성이 존재하는 경우와 홀로 존재하는 경우에서 볼 수 있는 모든 특성이 있지만 연료가 되는 수소가 적은 것이 특징 중 하나다.

이런 특성 때문에 IIb형 초신성은 “폭발 전의 천체가 짝별의 영향으로 외층의 수소를 대량으로 빼앗겼다”는 이론이 제기돼 왔다. 이런 모델을 뒷받침하는 증거로 초신성 SN 1993J으로부터 동반성을 찾기 위한 탐색이 이뤄져 왔지만, 초신성 잔해에 남은 잔광보다 동반성의 빛의 세기가 약해 21년이 지난 끝에서야 발견된 것이라고 연구를 이끈 오리 폭스 UC버클리 박사후연구원은 설명했다.

한편 이번 연구성과는 천체물리학저널(ApJ: Astrophysical Journal) 7월 20일 자로 게재됐다.

사진=NASA, ESA, STScI

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr