천문학자들을 멘붕에 빠뜨린 초신성 '좀비 별'의 진실

은하보다 더 밝아졌다가 천천히 어두워지는 '초신성'은 그 밝기로 인해 사람들로 하여금 새로운 별이 나타났다고 착각하게 만들기도 하지만, 천문학자들은 지금까지 관찰되고 연구되었던 모든 결과에 따라 초신성을 '별의 끝 또는 죽음'이라 정의 내렸습니다.




별이 죽어가고 있다는 사실을 알려주는 초신성은 보통 폭발 후 약 100일 동안 빛을 발하다가 그후 중성자 별이나 블랙홀로 사라지고 있습니다. 그러나 지난 2014년 캘리포니아 관측소에서 발견된 별 'iPTF14hls'는 그 추세에서 완전히 벗어나는 모습을 보이면서, 모든 천문학자들을 당황하게 만들어 버렸습니다.




2014년 9월 천문학자팀이 iPTF14hls를 발견한 후 진행했었던 스펙트럼 분석에 따르면, 이 초신성 또한 다른 초신성들과 마찬가지로 100일이 지나면 밝기가 떨어질 가능성이 매우 높은 지극히 평범한 II-P 유형의 초신성인 것으로 나타났습니다.




그리고 초신성이 발생한지 100일이 다되어 갔을때쯤 iPTF14hls는 천문학자들이 예상했던 대로 점점 어두워지고 있었으며 그로부터 얼마지나지 않아 곧 끝을 맞이하더라도 이상하지 않은 상황에까지 도달하게 되었습니다. 그런데 놀랍게도, 이미 죽음을 맞이했어야 할 별이 100일이 지나 다시한번 밝아지기 시작했습니다. 그리고 지난 3년동안 iPTF14hls는 밝고 어두움 사이에서 적어도 5번 이상 변동하는 모습을 보여주었습니다.




로렌스 버클리 국립 연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)의 수석 과학자인 피터 누젠트는, '처음에는 지극히 정상적인 초신성의 모습에 지루함까지 느끼고 있었다. 그런데 갑자기 죽었다고 생각한 별이 다시 밝아지기 시작했다. 이전까지 이러한 모습을 단한번도 본적이 없었기 때문에, 정확히 무슨 상황이 벌어지고 있는 것인지 파악할 수가 없었다'고 말했습니다.




iPTF14hls가 일반적인 초신성이 아니었다는 것을 깨달았을 때, 천문학자들은 즉시 아카이브 데이터를 다시한번 살펴보기로 결정했습니다. 그리고 얼마지나지 않아 확인한 또 다른 사실에 따르면, iPTF14hls와 정확하게 동일한 위치에 있었던 별 하나가 1954년에 폭발한적이 있었다는 기록이 존재한다는 사실을 발견하게 되었습니다.




상황을 지켜보았던 천문학자들은 이와 같은 결과에 다시한번 놀랄 수 밖에 없었습니다. 죽었다고 생각한 iPTF14hls가 다시 밝아진것 만으로도 이미 지금까지의 모든 개념을 뒤집어 엎어 놓은 것인데, 위의 기록에 따르면 이미 한번의 폭발을 일으켰던 별이 60년 후 다시 폭발했다는 것이었기 때문이었습니다.




이와같은 결과는 오랫동안 이어져왔던 초신성에 대한 기존 개념을 완전히 무너뜨린 것이었습니다. 과학자들은 iPTF14hls가 어떻게 초신성을 (최소)두번이나 일으킬 수 있었는지에 대한 원인을 파악하기 위해 즉시 연구에 착수했지만, 아직까지는 이렇다할 결과를 만들어내지 못한 것으로 나타났습니다.




그러나 이에대한 원인으로 몇가지의 이론은 존재하고 있는 상황인데요. 캘리포니아 대학교 버클리의 천문학 교수 다니엘 카센은, iPTF14hls가 좀비별이 된 이유를 맥동의 불안정성(Pulsation Pair Instability Supernova)때문인것 같다고 말하고 있습니다. 별이 팽창과 수축을 반복하면서 진동하지 못해 불안정해 버렸고, 그로인해 몇년에 걸쳐 밝은 분출이 일어났다는 것이었습니다.




물론 이것 또한 여러개의 가설 중 하나에 불과한 것이기 때문에, 좀비 별의 정확한 탄생 원인은 조금 더 지켜봐야할것 같습니다. 참고로 함께 진행된 여러 연구에 따르면, 지금으로부터 60년전 첫번째 폭발이 일어나기 전 iPTF14hls는 태양보다 적어도 50배 이상의 크기를 가지고 있었을 뿐만 아니라 그 밝기 또한 태양보다 수십배 강했고, 폭발의 규모도 천문학 관측 사상 가장 컸던 것으로 나타났다고 합니다.




라스캄파나스 천문대의 앤디 하웰은 끝으로 좀비 별에 대해 '이 신비로운 폭발은 초기 우주에서나 볼 수 있었던 모습입니다. 이것은, 살아있는 공룡을 현시대에 목격한 것과 마찬가지인 상황이라 볼 수 있습니다' 라는 말을 전했습니다.

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