관측 사상 첫 슈퍼 킬로노바 잡았다

초신성과 킬로노바가 이어지는 일명 슈퍼 킬로노바 현상이 최초로 관측됐다는 주장에 학계가 떠들썩하다. 지난해 말 국제 천문학지 The Astrophysical Journal Letters에 소개된 AT2025ulz는 해가 바뀌었음에도 학계의 화두로 자리를 잡았다.

AT2025ulz는 인류의 우주관측 역사상 첫 슈퍼 킬로노바로 추측된다. 슈퍼 킬로노바란 대질량 천체가 일생을 마치고 폭발하는 현상, 즉 초신성과 중성자별 쌍성 또는 블랙홀-중성자별 쌍성에서 벌어지는 충돌, 즉 킬로노바의 연쇄반응을 뜻한다.

초신성과 킬로노바 모두 별의 재료를 잔뜩 흩뿌리기 때문에 중요한 우주 이벤트로 꼽힌다. 별이 만들어지는 요소들을 분석하면 우주 진화 과정을 이해할 수 있기 때문이다.

초신성 후 생성된 두 중성자별이 결합한 킬로노바의 상상도 「사진=칼텍 공식 홈페이지」

밤하늘을 밝히는 초신성은 두 가지로 나뉜다. 하나는 대질량 천체의 최후에 일어나는 폭발 현상으로, 핵융합 연료를 소진한 별의 중심핵 붕괴가 원인이다. 다른 하나는 별의 표면에 물질이 쌓여 벌어지는 핵융합 폭주 때문에 발생한다.

미국 캘리포니아공과대학교(칼텍) 천문학자 만시 카슬리왈 박사는 “초신성이 발생하면 그 충격파로 탄소나 철 등 원소가 합성돼 흩날린다”며 “킬로노바는 두 중성자별이 충돌·합체하면서 금, 우라늄 등 중원소를 뿌리며, 지구에서도 검출 가능한 강력한 중력파를 날린다”고 설명했다.

AT2025ulz는 미국 매사추세츠공과대학교(MIT)와 칼텍이 개발한 레이저간섭중력파관측소 라이고(LIGO), 이탈리아의 중력파 검출기 버고(Virgo)를 이용해 지난해 8월 18일 잡은 중력파 신호가 발단이다.

슈퍼킬로노바로 알려진 가설 상의 천문 이벤트를 묘사한 일러스트. 초신성(왼쪽)으로 인해 탄소와 철과 같은 원소가 생성된 결과, 두 개의 중성자별이 탄생(가운데)한다. 중성자별은 함께 나선형으로 회전해 중력파를 퍼뜨린 뒤, 킬로노바(오른쪽)로 결합해 붉은 빛으로 빛나는 백금의 금 같은 무거운 원소를 우주에 흩뿌린다. 「사진=칼텍 공식 홈페이지」

만시 박사는 “라이고와 버고의 중력파 데이터는 두 천체가 결합했음을 추측하게 했고, 한쪽이 비정상적으로 작다는 것을 시사했다”며 “칼텍의 팔로마 천문대에서 운용하는 광역 천체 관측 장비 츠비키 트랜션트 퍼실리티(ZTF)와 미국 하와이 켁 천문대 등 광학망원경을 통해 약 13억 광년 앞의 킬로노바를 검출했다. 며칠 뒤에는 초신성도 관측됐다”고 전했다.

이어 “비정상적으로 작은 중성자별의 형성에 관해서는 고속으로 자전하는 항성이 최초로 초신성 폭발을 일으켜 매우 작은 중성자별 2개를 형성하는 가설이 있다”며 “중성자별은 얼마 지나지 않아 결합해 킬로노바를 일으킨다. 앞으로 확증이 된다면 이번 폭발 현상은 앞서 일어나는 초신성에 의해 유발된 킬로노바, 즉 슈퍼 킬로노바의 첫 관측 사례가 될 것”이라고 전했다.

정이안 기자 anglee@sputnik.kr

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