초신성 카시오페이아

초신성 및 초신성 잔해로 이루어진 카시오페이아

지난해인 2021년 12월 미국 항공우주국 NASA에서 우주망원경을 탑재한 우주 탐사선을 쏘아 올려서 촬영한 사진을 공개했습니다.

이 사진들은 보라색 가스 구름으로 둘러싸인 초신성 및 초신성 잔해들인 카시오페이아였습니다.

이 보라색 구름은 별이 폭발하면서 발생하는 충격파가 주변 가스를 엄청나게 높은 온도로 가열하여 우주선 입자를 가속해서 만들어지는 것입니다.

연구 결과 이러한 초신성 폭발로 인한 빛은 약 300년 전에 지구에 도달했을 것으로 추정이 됩니다.

그러나 어느 나라의 기록에도 이러한 흔적이 없는 상태입니다.

카시오페이아는 지평선 아래로 내려가는 일이 없기 때문에 보지 못할 수는 없는 천체입니다.

그럼에도 해당 기록이 없는 것으로 보아 초산성이 폭발하기 전에 모체 항성의 외피층이 부풀어 올라서 성운을 형성했고 그것이 초신성 폭발의 빛을 소광 시켰다는 설이 유력합니다.

 

카시오페이아는 가장 유명한 별자리 중에 하나입니다.

그러나 우리가 직관적으로 그 모양을 상상하기가 어려운 별자리 중의 하나입니다.

두 개의 봉우리를 가진 산이나, 등에 두 개의 혹을 가진 낙타쯤으로 생각하기도 합니다. 

아라비아에서는 이 별자리를 저녁에 M자 모양으로 보이므로 해서 "사막에 웅크리고 앉아있는 낙타"라고 부르기도 합니다.

 

카시오페이아는 어디에 있나?

W자 형태를 하고 있는 카시오페이아는 사계절 우리나라 밤하늘에서 언제나 찾을 수 있습니다.

북극성을 기준으로 북두칠성의 반대편에 위치해있습니다.

특히 우리나라 가을에는 북두칠성이 지평선 가까이 내려가기 때문에 북두칠성이 잘 보이지 않게 됩니다.

이때 북쪽 하늘에서 유달리 빛을 발하는 별로서 가을철 북쪽 하늘의 길잡이 역할을 하기도 합니다.

W자의 양쪽 두 별을 안쪽으로 연결하여 만나는 점과 가운데 있는 2 등성을 연결하여 다섯 배 정도의 거리에 북극성이 있습니다. 

 

그리스 신화 속의 카시오페이아

그리스 신화에서 카시오페이아는 허영심이 매우 많은 에티오피아 왕비로 나옵니다.

허영심이 많았던 카시오페이아는 자신이 바다의 요정보다 아름답다고 자랑하고 다녔습니다.

이러한 말로 바다의 요정들을 화나게 만들었고, 바다의 요정들은 바다의 신 포세이돈에게 카시오페이아를 혼내 줄 것을 요청합니다.

결국 바다의 신 포세이돈은 카시오페이아를 벌하기 위해 괴물 고래를 에티오피아로 보내게 되고, 카시오페이아가 죽은 후 포세이돈은 그녀가 밤하늘의 별자리가 되게 하였습니다.

카시오페이아는 허영심에 대한 벌로써 의자에 앉은 채 거꾸로 매달려 있게 되었다고 합니다.

 

초신성 폭발 휩쓸리지 않은 별 잔해 발견

2020년 6월 우리나라 연구팀에서 좋은 소식이 나왔습니다.

약 340년 전 폭발한 초신성의 잔해 중에서 원형이 그대로 보존된 별의 잔해를 처음으로 발견했습니다.

초신성 폭발 전에 별 내부의 물질이 폭발에 휩쓸리지 않고 원형 그대로 발견되므로 해서 초신성의 특성을 연구하는 중요한 힌트가 될 것입니다.

 

연구팀은 미국 로웰 천문대 43미터 망원경에 설치된 근적외선 고분산 분광기 "IGRINS"를 이용해서 별의 잔재 물질 스펙트럼을 얻는 데 성공했습니다.

발견된 잔해는 지구로부터 1만 1000 광년 떨어진 카시오페이아 A(Cas A) 초신성 잔해입니다.

카시오페이아 A는 태양 질량의 15 ~ 25배 되는 별이 폭발한 것으로 추정되고 있습니다.

즉, 카시오페이아 A는 카시오페이아 별자리에 있는 초신성의 잔해입니다.

연구팀은 스펙트럼을 분석하여 초신성 잔해에서 이전에 발견된 적이 없는 좁은 선폭의 방출선이 나오는 것을 발견했습니다.

 

초신성 폭발의 영향을 받으면 방출선은 넓은 선폭을 가지게 됩니다.

이러한 방출선을 분석하여 방출선이 충격파의 영향을 받지 않은 순수한 성변물질에서 방출된 것을 확인했습니다.

성변물질은 별이 방출하는 별 주변의 물질로 카시오페이아 A 초신성 잔해에 있는 성변물질은 모두 충격파에 영향을 받은 물질만 발견되어 왔습니다. 

이러한 성변물질은 폭발 전 별에서 방출된 물질 본연의 상태를 가지고 있으므로 그 가치가 높다 하겠습니다. 

 

감사합니다.