밤 하늘 밝힌 1000년 전 별 충돌 폭발

밤 하늘에서 관측된 불꽂 모양 이미지는 거의 1000년 전 죽어가는 두 백색왜성 충돌의 여파로 나타났다.

물리학 및 천문학 교수인 로버트 페센(Robert Fesen)은 미국 천문 학회(American Astronomical Society) 1월 12일 발표에서 Pa 30이라는 물체의 중심에 있는 매우 특이한 별에서 방사되는 불꽃 같은 가는 필라멘트 폭발을 보여주는 망원경 이미지를 포착했다. Fesen은 The Astrophysical Journal Letters에 제출된 연구 논문의 주 저자다.

Pa 30은 가스, 먼지 및 성운으로 알려진 물질이 밀집된 천체다. Fesen과 그의 공동 저자들은 Pa 30이 수소와 헬륨을 거의 또는 전혀 포함하지 않는 것처럼 보이지만 대신 황과 아르곤 원소가 풍부하다고 보고했다.

연구에 따르면 성운의 특이한 구조와 특성은 백색 왜성으로 알려진 마지막 단계의 별들 사이의 충돌 예측 결과와 일치한다. 백색 왜성은 태양의 질량을 포함하는 지구 크기 정도의 희미하고 극도로 밀도가 높은 별이다. 두 개의 백색 왜성 합병은 별이 완전히 파괴되지 않은 Iax 사건이라고 불리는 초신성 또는 별 폭발의 하위 등급에 대한 설명 중 하나다.

Fesen은 “이 잔해는 천문학자들이 지금까지 멀리 떨어진 은하계의 이론적 모델과 예에서만 조사할 수 있었던 특히 흥미로운 유형의 초신성을 연구할 수 있게 해 줄 것”이라고 말했다.

Pa 30의 크기와 확장 속도는 폭발 충돌이 1181년경에 발생했음을 시사한다고 연구원들은 보고했다. 그것은 카시오페이아 별자리에 갑자기 나타난 매우 밝은 별이 천천히 사라지면서 약 6개월 동안 볼 수 있었던 당시 중국과 일본 천문학자들의 관측과 일치했다. 이 별은 “게스트 스타”로 알려져 있다.

Fesen이 성운의 구조와 광도를 캡처한 이미지는 성운의 나이에 대한 가장 정확한 추정치를 제공할 뿐만 아니라 천문학자들이 기존의 백색 왜성 합병 모델을 개선할 수 있도록 한다. Pa 30은 공동 저자이자 아마추어 천문학자 Dana Patchick에 의해 2013년에 발견되었지만 지금까지 성운의 이미지는 극히 희미했다.

Fesen은 지난해 말 애리조나의 Kitt Peak National Observatory에 인접한 MDM Observatory(Dartmouth가 소유하고 4개의 다른 대학과 함께 운영하는 MDM Observatory)에서 2.4m Hiltner 망원경을 사용하여 Pa 30의 이미지를 촬영했다. 망원경에 특정 유황 방출선에 민감한 광학 필터를 장착, 맑은 하늘에서 세 번의 2,000초 노출로 Pa 30을 포착하고 성운의 구조, 크기 및 속도에 대한 추가 데이터를 얻었다.

Fesen과 그의 공동 저자의 연구는 Pa 30의 정중앙 근처에서 화씨 약 40만도의 표면 온도와 시속 약 3,500만 마일의 외측 바람 속도의 매우 특이한 별을 발견한 러시아 연구원이 2019년에 발표한 작업을 기반으로 했다.

2021년, 러시아 연구팀의 결과를 재검토한 홍콩 대학 천문학자들은 Pa 30이 대략 1,000년이 되었고 1181년에 기록된 게스트 스타와 거의 같은 하늘 위치에 있다고 보고했다. 이 연구자들은 Pa 30이 거의 1000년 전에 밤하늘을 밝게 비춘 백색 왜성 충돌의 여파라고 제안했다. 비록 오차 범위는 300년이 있지만.

Fesen은 “우리의 새로운 관측은 약 850년의 팽창 연령을 가진 개체에 훨씬 더 엄격한 제한을 두었다. 이는 1181 게스트 스타의 유해가 되기에 완벽하다”고 말했다. 고대 천문학자들에게 새로운 별은 지구에서 볼 때 하늘에서 다섯 번째로 밝은 별인 Vega만큼 밝거나 더 밝았을 것이다.