초신성 관측에 관한 이야기

초신성 관측에 관한 이야기

초신성은 천문학자들이 이 엄청난 대재앙이 별의 죽음을 의미한다는 것을 깨닫기 훨씬 전에 발견되었다. 노바라는 단어는 라틴어로 "새로운"을 의미한다; 망원경 이전에, 육안으로는 볼 수 없을 정도로 어두웠던 별이 갑자기 눈부신 폭발로 폭발했을 때, 관측자들은 그 별이 완전히 새로운 별임에 틀림없다고 결론지었다. 20세기 천문학자들은 광도가 가장 큰 폭발을 초신성으로 재분류했다.

이러한 폭발의 역사적 기록, 우리 은하의 초신성 잔해에 대한 연구, 그리고 다른 은하의 초신성 분석으로부터, 우리는 평균적으로 25년에서 100년 마다 은하 어딘가에서 초신성 폭발이 일어나는 것으로 추정한다. 하지만 안타깝게도 망원경이 발명된 이후 우리 은하에서는 초신성 폭발이 관측되지 않았다. 우리가 유난히 운이 나빴거나, 최근 폭발은 성간 먼지가 우리에게 오는 빛을 차단하는 은하의 일부에서 일어났을 가능성이 높다.헬륨 핵융합은 약 1백만 년 동안만 지속되었다. 별의 중심에서 헬륨이 소진되었을 때 중심핵은 다시 수축했고, 표면 반지름도 줄어들었으며, 별은 여전히 10만 태양과 같은 광도를 가진 청색 초거성이 되었다. 이것이 바로 외부에서의 모습입니다. 짧은 기간 동안 더 많은 핵융합을 한 후, 우리가 앞서 논의했던 철의 위기에 이르러 폭발했습니다.

헬륨 소진 이후의 단계를 포함하여 SN 1987A가 된 항성의 진화의 주요 단계가 나열되어 있다. 우리는 여러분이 이 숫자들을 기억할 것이라고 기대하지 않지만, 표의 패턴에 주목하세요: 각각의 진화의 단계는 이전 단계보다 더 빨리 일어나고, 중심부의 온도와 압력이 증가하고, 점진적으로 더 무거운 원소들이 핵융합 에너지의 원천입니다. 일단 철이 만들어지면, 붕괴가 시작되었다. 그것은 10분의 1초도 안 되는 엄청난 붕괴였다; 철심 바깥 부분의 낙하 속도는 초당 7만 킬로미터에 달했고, 빛의 4분의 1에 달했다.한편, 중심핵이 마지막 재앙을 겪고 있을 때, 항성에 있는 네온, 산소, 탄소, 헬륨, 그리고 수소의 외부 껍질은 아직 붕괴에 대해 알지 못했다. 서로 다른 층의 물리적 움직임에 대한 정보는 소리의 속도로 별을 통과하며 중심핵 붕괴가 일어나는 데 필요한 10분의 1초 이내에 표면에 도달할 수 없다. 그러므로, 우리 별의 표면 층은 절벽의 가장자리를 달려나가 그가 더 이상 어떤 것에 의해 지탱되지 않는다는 것을 깨닫기 전에 순간적으로 우주에 매달려 있는 만화 캐릭터와 같이 잠시 매달려 있었다.

핵의 붕괴는 밀도가 원자핵의 몇 배까지 증가할 때까지 계속되었다. 이후 더 이상의 붕괴에 대한 저항이 너무 커져 핵이 반등했다. 낙하하는 물질은 리바운드 코어의 "벽돌 벽"에 부딪혀 큰 충격파를 일으키며 바깥쪽으로 던져졌다. 중성미자가 중심핵에서 쏟아져 나와 충격파가 별을 산산조각 내는 것을 도왔다. 충격은 몇 시간 후 이 별의 표면에 도달했고, 이 별은 1987년 이안 셸턴이 관측한 초신성으로 밝아지기 시작했다. SN 1987A의 밝기가 발견된 후 며칠과 몇 개월 동안 변화한 것은 중원소 생산에 대한 우리의 생각을 확인하는 데 도움이 되었다. 단 하루 만에 이 별의 밝기는 약 1000배로 치솟았고 망원경 없이도 볼 수 있게 되었다. 이 별의 밝기는 리틀디퍼의 별들과 거의 비슷한 밝기가 될 때까지 천천히 증가하였다. 폭발 후 약 40일 정도까지 방출된 에너지는 폭발 자체에서 생성되었다. 그러나 그 후 SN 1987A는 폭발로 인한 빛이 그렇게 될 것이라고 예상한 것처럼 계속해서 사라지지 않았다. 대신 SN 1987A는 새로 생성된 방사성 원소의 에너지가 사용되면서 밝은 상태를 유지했다.