초신성 폭발이 인간 뼈 포함한 우주 칼슘 절반 형성

5천500만광년 밖 칼슘 방출형 초신성 X선 첫 확인

SN2019ehk 상상도
[A. M. Geller/Northwestern University/CTIO/SOAR/NOIRLab/NSF/AURA 제공/ 재판매 및 DB 금지]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 우주에 존재하는 칼슘의 절반은 별이 초신성으로 폭발하면서 형성돼 퍼져나간 것으로 확인됐다. 별이 생을 다하고 마지막 순간에 뱉어낸 칼슘이 지구와 같은 행성에도 퍼져 인간의 뼈와 이빨도 구성하게 됐다는 것이다.

칼슘을 대량 방출하는 초신성(calcium-rich supernovae)은 극히 드물어 이를 규명하는 것이 어려웠는데, 미국 노스웨스턴대학 물리·천문학 조교수 라파엘 마르구티가 이끄는 국제 연구팀이 이른바 칼슘 방출형 초신성을 확인한 연구 결과를 국제학술지 '천체물리학 저널'(The Astrophysical Journal)에 발표했다.

미국 '천문학연구 대학연맹'(AURA)과 노스웨스턴대 등에 따르면 이번 연구는 지난해 4월 아마추어 천문가가 지구에서 약 5천500만 광년 떨어진 머리털자리에 있는 나선 은하 '메시에(M) 100'을 관측하다가 초신성으로 추정되는 밝은 오렌지색 빛을 포착해 천문 커뮤니티에 알리면서 시작됐다.

미국 항공우주국(NASA)의 닐 게렐스 스위프트 위성과 하와이의 W.M.켁 천문대 망원경, 칠레 체로 파촌의 남천 천체물리 연구(SOAR) 망원경 등 각국의 주요 망원경들이 앞다퉈 동원돼 'SN2019ehk'로 명명된 초신성 관측에 나섰다.

특히 스위프트 위성의 X선 관측에서 누구도 예상 못 한 강한 빛을 포착해 칼슘을 대량 방출하는 초신성의 단서를 찾아냈다. 이런 강한 X선은 닷새 만에 완전히 사라지는 것이어서 초기 관측이 중요한 역할을 한 것으로 전해졌다.

SN2019ehk는 초신성 폭발이 포착되고 10시간 만에 국제적 협력 관측이 시작됐는데, 이는 15개국에서 70명 가까이가 논문 공동저자로 이름을 올린데서도 엿볼 수 있다.

대형 별은 대부분 칼슘을 만들지만 헬륨을 연소하는 과정에서 소량만 생산한다. 나머지 절반은 칼슘 방출형 초신성을 통해 불과 수초만 만들어진다.

그러나 이전에는 SN2019ehk같은 칼슘 방출형 초신성이 관측되지 않아 무엇이 이런 형태의 초신성을 만들어내는지가 규명되지 않았다.

연구팀은 칼슘 방출형 초신성과 관련된 별이 고밀도 별로, 폭발하기 전에 외곽 가스층이 떨어져 나가고 폭발 과정에서 별의 물질이 가스층과 충돌하면서 일반 초신성과는 다른 강력한 X선을 만들어냈으며, 폭발에 따른 강력한 고온, 고압이 칼슘을 형성하는 화학작용을 촉발하는 것으로 분석했다.

M100 은하 내 SN2019ehk 허블 이미지
[CTIO/SOAR/NOIRLab/NSF/AURA/Northwestern University/C. Kilpatrick/University of California Santa Cruz/NASA-ESA Hubble Space Telescope 제공/ 재판매 및 DB 금지]

연구팀은 켁 망원경을 이용해 SN2019ehk가 단일 천체현상으로는 가장 많은 칼슘을 방출한 것을 확인했는데, 책임저자인 마르구티 박사는 "단순히 칼슘이 풍부한 수준을 넘어 최대량을 보였다"고 설명했다.

SN2019ehk가 관측된 M100 은하는 강력한 성능을 가진 허블 우주망원경이 지난 25년간 관측해왔지만, 초신성 폭발을 앞두고 있던 문제의 별을 찾아내지는 못했다.

연구팀은 이런 점이 칼슘 초신성과 관련된 별의 본질에 대한 단서를 제공해주는 것일 수도 있는 것으로 분석했다.

일반 초신성을 일으키는 별과 달리 별빛이 매우 희미한 상태로, 칼슘 초신성이 거의 포착되지 않는 것도 이런 이유에서 비롯된 것으로 지적됐다.

마르구티 박사는 "이번 폭발이 없었다면 그곳에 무엇이 있었는지 전혀 모를 뻔했다"면서 "허블마저도 이를 볼 수 없었다"고 덧붙였다.

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