거대한 별이 수명을 다하고 초신성으로 폭발하면 초신성 잔해라고 불리는 거대한 구조물이 우주에 남을 수 있습니다. 이들은 아름답고 독특한 모양 때문에 종종 천문학자들이 선호하는 표적이 됩니다. 여기에는 작년에 제임스 웹 우주 망원경이 촬영한 유명한 SN 1987A 잔해가 포함됩니다. 이제 Webb를 사용하는 천문학자들은 이 잔해를 자세히 관찰하고 내부에서 특별한 것을 발견했습니다.
SN 1987A 초신성은 1987년에 처음 관측되었으며(그래서 이름이 붙여졌습니다) 육안으로 볼 수 있을 만큼 밝았으며 천문학적 기준으로 볼 때 매우 최근에 발견되었습니다. 별은 수백만 년, 심지어 수십억 년 동안 살기 때문에 실시간으로 수명이 다하는 별을 관찰하는 것은 진정한 과학적 즐거움입니다. 이 별이 죽었을 때, 핵붕괴 또는 Type II라고 불리는 일종의 초신성이 생성되었는데, 이 경우 별의 심장에 연료가 고갈되어 갑자기 격렬하게 붕괴하게 됩니다. 이 붕괴는 너무 심해서 물질이 튕겨져 나와 빛의 속도의 4분의 1에 달하는 폭발로 튕겨져 나갑니다.
이 과정은 중성자별이나 블랙홀이 될 수 있는 작고 극도로 밀도가 높은 핵을 남기는 것으로 이론화되었습니다. 이 이론은 널리 받아들여지고 있지만 과학자들은 지금까지 초신성 이후에 실제로 이런 일이 일어나는 것을 관찰한 적이 없습니다. 연구원들이 SN 1987a에서 웹의 장비를 돌렸을 때 그들은 잔해의 중심에 자리잡은 중성자별의 증거를 보았습니다.
“SN 1987A의 이론적 모델에 따르면, 초신성 직전에 관찰된 10초간 중성미자 폭발은 폭발로 인해 중성자별이나 블랙홀이 형성되었음을 의미합니다. 그러나 우리는 초신성 폭발로 인해 그러한 신생 물체의 강력한 서명을 관찰하지 못했습니다.”라고 스톡홀름 대학의 수석 연구원 Claes Fransson이 성명 에서 설명했습니다. "이 관측소를 통해 우리는 이제 중성자별일 가능성이 가장 높은 새로 태어난 소형 물체에 의해 촉발된 방출에 대한 직접적인 증거를 발견했습니다."
관측에는 매우 민감한 장비가 필요했기 때문에 중성자별의 이러한 징후를 발견할 수 있도록 잔해를 관찰하는 데 30년 이상이 걸렸습니다. 잔해는 Webb이 2022년 7월 MIRI(중적외선 기기) 사용을 포함하여 과학 작업을 시작했을 때 관찰한 첫 번째 물체 중 하나였습니다. MIRI에는 중해상도 분광기(MRS)라는 특정 모드가 있어 매우 높은 에너지 사진에서 생성되는 이온화된 아르곤 및 기타 이온화된 원소를 볼 수 있습니다.
“우리가 분출물에서 관찰한 이러한 이온을 생성하려면 SN 1987A 잔해의 중심에 고에너지 방사선원이 있어야 한다는 것이 분명했습니다.”라고 Fransson은 설명했습니다. "논문에서 우리는 다양한 가능성에 대해 논의했으며, 몇 가지 시나리오만이 가능성이 있고 이 모든 시나리오에는 새로 탄생한 중성자별이 포함된다는 사실을 발견했습니다."
MIRI의 증거와 근적외선 분광기(NIRSpec) 장비의 유사한 징후를 결합함으로써 연구원들은 핵 붕괴 초신성에서 중성자별이 형성된다는 최초의 직접적인 증거를 확보하여 우리가 중성자별의 극적인 수명 주기를 이해하는 데 한 걸음 더 가까워졌습니다. 별.
해당 연구는 사이언스(Science) 저널에 게재되었습니다.