천문학자들은 초신성의 놀라운 숨겨진 기하학을 밝힙니다.

SN 2024ggi는 현지 시간으로 2024년 4월 10일 밤에 처음 발견되었습니다. 그 순간, 중국 베이징 칭화대학교 조교수이자 이번 연구의 주저자인 이양(Yi Yang)은 긴 비행을 마치고 막 샌프란시스코에 도착했습니다. 긴급함을 깨달은 그는 재빨리 움직였다. 12시간 후, 그는 ESO에 관찰 요청을 제출했고 ESO는 곧 이를 승인했습니다. 발견 후 불과 26시간 만인 4월 11일까지 칠레의 VLT는 이미 사건을 관찰하고 있었습니다.

희귀한 인근 폭발

초신성은 은하 NGC 3621, 히드라 별자리 방향으로 약 2,200만 광년 떨어져 있습니다. 천문학자들에게 이 거리는 폭발을 세밀하게 조사하기에 충분히 가깝습니다. 국제 팀은 VLT와 특수 장비를 사용하여 폭발의 초기 동작을 포착했습니다. “첫 번째 VLT 관측에서는 별 표면을 통과하는 별 중심 근처의 폭발로 인해 물질이 가속되는 단계를 포착했습니다. 몇 시간 동안 별의 기하학과 폭발이 함께 관찰될 수 있었습니다.”라고 독일 ESO 천문학자이자 11월 12일에 발표된 이번 연구의 공동 저자인 디트리히 바데(Dietrich Baade)는 말합니다. 과학 발전.

“초신성 폭발의 기하학은 별의 진화와 이러한 우주 불꽃놀이로 이어지는 물리적 과정에 대한 기본 정보를 제공합니다.”라고 Yang은 설명합니다. 과학자들은 여전히 ​​태양 질량의 8배가 넘는 별로 정의되는 거대한 별의 폭발을 촉발하는 정확한 단계를 조사하고 있습니다. SN 2024ggi는 질량이 태양의 12~15배, 반경이 500배 더 큰 적색초거성으로 시작되었습니다. 이는 수명이 다해가는 거대한 별의 교과서적인 예가 됩니다.

거대한 별의 연료가 부족하면 어떻게 되나요?

중력은 안쪽으로 당기고 핵융합으로 인한 압력은 바깥쪽으로 밀려나기 때문에 별은 일생 동안 안정적인 구형 모양을 유지합니다. 별이 연료를 모두 소모하면 이 균형이 무너집니다. 코어가 무너지고 주변 레이어가 안쪽으로 떨어진 다음 밀도가 높은 중심에서 튀어 나옵니다. 이 반동은 바깥쪽으로 이동하는 충격파를 발사하여 궁극적으로 별을 찢어 놓습니다.

충격파가 표면에 도달하면 엄청난 양의 에너지가 방출되고 초신성이 눈에 띄게 됩니다. 폭발이 주변 물질과 상호 작용하기 전 짧은 기간 동안 천문학자들은 초기 폭발 모양을 연구할 수 있습니다.

분광편광법으로 숨겨진 기하학을 밝히다

이 초기 구조를 포착하기 위해 천문학자들은 ‘분광편광측정법’이라는 기술을 사용했습니다. ESO에서 학생으로 경력을 시작한 미국 텍사스 A&M 대학교의 공동저자이자 교수인 Lifan Wang은 “분광편광계는 각도 스케일이 너무 작기 때문에 다른 유형의 관찰로는 제공할 수 없는 폭발의 기하학적 정보를 제공합니다.”라고 말합니다. 폭발하는 별은 빛의 단일 지점으로 보이지만 그 빛의 편광에는 폭발 모양에 대한 미묘한 신호가 포함되어 있으며 팀은 이를 성공적으로 해독했습니다.⁽¹⁾

남반구에서 이러한 유형의 측정을 수행할 수 있는 유일한 시설인 VLT의 FORS2 장비는 첫 번째 물질 폭발이 올리브 모양과 유사한 것으로 나타났습니다. 폭발이 확장되고 별 주변의 물질과 만나면서 대칭축은 일정하게 유지되었지만 모양은 더 평평해졌습니다. Yang은 “이러한 발견은 많은 무거운 별의 폭발을 주도하는 일반적인 물리적 메커니즘을 암시하며, 이는 잘 정의된 축 대칭을 나타내고 대규모로 작용합니다”라고 말합니다.

글로벌 협력을 통한 초신성 과학 발전

이러한 관찰을 통해 과학자들은 일부 기존 모델을 제거하고 다른 모델을 개선하여 대규모 별 죽음에 대한 이해를 높일 수 있습니다. 공동 저자이자 ESO 천문학자인 페르디난도 파타트(Ferdinando Patat)는 “이 발견은 항성 폭발에 대한 우리의 이해를 재편할 뿐만 아니라 과학이 국경을 초월할 때 무엇을 얻을 수 있는지를 보여줍니다”라고 말했습니다. “호기심, 협력, 신속한 행동이 우리 우주를 형성하는 물리학에 대한 심오한 통찰력을 얻을 수 있다는 점을 강력하게 상기시켜줍니다.”

메모

1. 빛 입자(광자)에는 편광이라는 특성이 있습니다. 대부분의 별 모양인 구에서는 개별 광자의 편광이 상쇄되어 물체의 순 편광이 0이 됩니다. 천문학자들이 0이 아닌 순 편광을 측정할 때, 그들은 그 측정을 사용하여 관측된 빛을 방출하는 물체(별이나 초신성)의 모양을 추론할 수 있습니다.

이 연구는 과학 발전.

팀은 Y. Yang(중국 칭화대학교 물리학과(칭화대학교)), X. Wen(중국 베이징 사범대학교 물리천문학부(베이징 사범대학교) 및 칭화대학교), L. Wang(미국 텍사스 A&M 대학교 물리천문학부(텍사스 A&M 대학교)), George P. and Cynthia Woods Mitchell Institute로 구성되어 있습니다. 기초 물리학 및 천문학 텍사스 A&M 대학교, 미국(IFPA 텍사스 A&M 대학교)), D. Baade(독일 남반구 천문 연구를 위한 유럽 기구(ESO)), JC Wheeler(미국 오스틴 텍사스 대학교), AV Filippenko(미국 버클리 캘리포니아 대학교 천문학과(UC 버클리) 및 텍사스 A&M 대학교 Hagler 고등 연구 연구소, 미국), A. Gal-Yam(이스라엘 와이즈만 과학 연구소 입자 물리학 및 천체 물리학과), J. Maund(영국 런던 대학교 로얄 홀로웨이 물리학과), S. Schulze(미국 노스웨스턴 대학교 천체 물리학 학제간 탐구 및 연구 센터), X. Wang(칭화 대학교), C. Ashall(미국 버지니아 공대 물리학과 및 미국 마노아 하와이 대학교 천문학 연구소), M. Bulla(이탈리아 페라라 대학교 물리 및 지구 과학부, INFN, Sezione di Ferrara, 이탈리아 및 INAF, Osservatorio Astronomico d’Abruzzo, 이탈리아), A. Cikota(칠레 제미니 천문대/NSF NOIRLab), H. Gao(베이징 사범 대학교 및 천문학 및 프론티어 연구소) 천체물리학, 베이징 사범대학교, 중국), P. Hoeflich(물리학과, 플로리다 주립대학교, 미국), G. Li(청화대학교), D. Mishra(텍사스 A&M 대학교 및 IFPA 텍사스 A&M 대학교), Ferdinando Patat(ESO), KC Patra(캘리포니아 및 캘리포니아 대학교, 산타크루즈, 미국), SS Vasylyev(UC 버클리), S. Yan(청화대학교).