[사이테크+] "초고광도 초신성 에너지원은 강력한 자기 중성자별 '마그네타'"
美 연구팀 "10배 밝은 초신성의 에너지원 및 마그네타 형성 과정 모델 제시"
(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 거대한 별이 폭발하며 생을 마치는 일반적인 초신성보다 밝기가 10배 이상 밝은 초고광도 초신성(SLSN)의 에너지원이 초신성 중심에 있는 자기장이 매우 강한 중성자별 '마그네타'(magnetar)라는 연구 결과가 나왔다.
미국 라스 컴브레스 천문대와 샌타바버라 캘리포니아대(UCSB)·버클리 캘리포니아대(UC 버클리) 공동 연구팀은 12일 과학 저널 네이처(Nature)에서 10억 광년 밖 초고광도 초신성(SN 2024afav) 관측과 모델 연구로 이 초신성의 에너지원이 마그네타라는 강력한 증거를 얻었다고 밝혔다.
연구팀은 이 연구는 강하게 자기화된 중성자별 마그네타를 통해 초고광도 초신성이 에너지를 얻을 수 있음을 시사한다며 이는 그동안 설명이 되지 않던 초고광도 초신성의 밝기 변동 현상 메커니즘에 대한 새로운 통찰을 제공한다고 말했다.
2000년대 초반 발견된 초고광도 초신성은 태양 질량의 약 25배에 달하는 무거운 별의 폭발로 만들어지는 것으로 추정되며, 별의 철(Fe) 핵이 붕괴하고 외층이 날아간 뒤 예상되는 것보다 훨씬 오래 밝게 유지되고, 일반적인 초신성보다 10배 이상 밝은 빛을 낼 수 있다.
댄 카센 버클리 캘리포니아대(UC 버클리) 교수는 2010년 거대한 별이 붕괴할 때 질량의 상당 부분이 고밀도 중성자별로 압축되고, 이 별이 강한 자기장을 가지고 있을 경우 마그네타가 형성되는 과정에서 자기장이 증폭돼 일반적인 회전 중성자별(펄사)보다 100~1천배 강한 자기장을 만들 수 있다는 이론을 제안했다.
이론에 따르면 지름이 약 16㎞에 불과한 펄사와 마그네타는 초당 1천회 이상 회전할 수 있고, 마그네타가 회전할 때 회전하는 자기장은 하전 입자를 가속해 팽창하는 초신성 잔해와 충돌하게 만들어 초신성의 밝기가 증가할 수 있다
이렇게 형성된 마그네타가 초고광도 초신성의 에너지원일 것이라는 가설이 제시됐으나 밝기가 주기적으로 증감하는 현상이 관측되면서 이 가설에 대한 의문이 제기돼 왔다.
연구팀은 이 연구에서 2024년 관측된 10억7천만 광년 밖 초고광도 초신성(SN 2024afav)에서 방출된 빛을 분석했다. 이 초신성은 초기 폭발 이후 방출되는 빛이 증가했다가 감소하는 현상을 보였고 이런 변화는 시간이 지날수록 더 빨라졌다.
이들은 관측 데이터를 분석한 뒤 모델 연구를 통해 광도곡선에 나타나는 주기가 점점 짧아지는 비정상적 광도 증감(chirp) 현상을 일반상대성이론에 기반해 설명하고, 이것이 초신성의 광도 변화가 마그네타로 인한 것임을 명확하게 보여준다고 밝혔다.
초신성 중심에 빠르게 회전하는 강력한 자기장의 마그네타가 있고 주변에 별로 빨려드는 물질로 이루어진 강착 원반(accretion disk)이 있을 경우 관측된 것과 같은 현상이 나타날 수 있고, 이 원반이 기울어져 있어 밝기가 주기적으로 증감하는 것으로 관측된다는 것이다.
분석 결과 이 마그네타의 자전 주기는 4.2밀리초(㎳)로 1초에 약 238회, 분당 약 1만4천300회 회전하고 있으며, 자기장의 세기는 지구 자기장의 약 300조배에 달하는 것으로 나타났다.
연구팀은 이 연구는 강하게 자기화된 회전 마그네타의 탄생을 처음으로 관측하고, 이것이 우주에서 가장 밝은 초고광도 초신성의 에너지원이라는 사실을 확인한 것이라며, 이는 초고광도 초신성의 핵붕괴로 마그네타가 형성된다는 결정적인 증거라고 말했다.
이어 이 연구 모델은 유사한 광도곡선을 가진 다른 초고광도 초신성에서 나타나는 현상도 설명할 수 있다며 이 발견이 젊은 초신성의 격렬한 중심부라는 새로운 영역에서 일반상대성 이론을 시험하는 길을 열어줄 것이라고 밝혔다.
◆ 출처 : Nature, Joseph Farah et al., 'Lense-Thirring precessing magnetar engine drives a superluminous supernova', https://www.nature.com/articles/s41586-026-10151-0
scitech@yna.co.kr
(끝)
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美 연구팀 "10배 밝은 초신성의 에너지원 및 마그네타 형성 과정 모델 제시"
(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 거대한 별이 폭발하며 생을 마치는 일반적인 초신성보다 밝기가 10배 이상 밝은 초고광도 초신성(SLSN)의 에너지원이 초신성 중심에 있는 자기장이 매우 강한 중성자별 '마그네타'(magnetar)라는 연구 결과가 나왔다.
미국 라스 컴브레스 천문대와 샌타바버라 캘리포니아대(UCSB)·버클리 캘리포니아대(UC 버클리) 공동 연구팀은 12일 과학 저널 네이처(Nature)에서 10억 광년 밖 초고광도 초신성(SN 2024afav) 관측과 모델 연구로 이 초신성의 에너지원이 마그네타라는 강력한 증거를 얻었다고 밝혔다.
연구팀은 이 연구는 강하게 자기화된 중성자별 마그네타를 통해 초고광도 초신성이 에너지를 얻을 수 있음을 시사한다며 이는 그동안 설명이 되지 않던 초고광도 초신성의 밝기 변동 현상 메커니즘에 대한 새로운 통찰을 제공한다고 말했다.
2000년대 초반 발견된 초고광도 초신성은 태양 질량의 약 25배에 달하는 무거운 별의 폭발로 만들어지는 것으로 추정되며, 별의 철(Fe) 핵이 붕괴하고 외층이 날아간 뒤 예상되는 것보다 훨씬 오래 밝게 유지되고, 일반적인 초신성보다 10배 이상 밝은 빛을 낼 수 있다.
댄 카센 버클리 캘리포니아대(UC 버클리) 교수는 2010년 거대한 별이 붕괴할 때 질량의 상당 부분이 고밀도 중성자별로 압축되고, 이 별이 강한 자기장을 가지고 있을 경우 마그네타가 형성되는 과정에서 자기장이 증폭돼 일반적인 회전 중성자별(펄사)보다 100~1천배 강한 자기장을 만들 수 있다는 이론을 제안했다.
이론에 따르면 지름이 약 16㎞에 불과한 펄사와 마그네타는 초당 1천회 이상 회전할 수 있고, 마그네타가 회전할 때 회전하는 자기장은 하전 입자를 가속해 팽창하는 초신성 잔해와 충돌하게 만들어 초신성의 밝기가 증가할 수 있다
이렇게 형성된 마그네타가 초고광도 초신성의 에너지원일 것이라는 가설이 제시됐으나 밝기가 주기적으로 증감하는 현상이 관측되면서 이 가설에 대한 의문이 제기돼 왔다.
연구팀은 이 연구에서 2024년 관측된 10억7천만 광년 밖 초고광도 초신성(SN 2024afav)에서 방출된 빛을 분석했다. 이 초신성은 초기 폭발 이후 방출되는 빛이 증가했다가 감소하는 현상을 보였고 이런 변화는 시간이 지날수록 더 빨라졌다.
이들은 관측 데이터를 분석한 뒤 모델 연구를 통해 광도곡선에 나타나는 주기가 점점 짧아지는 비정상적 광도 증감(chirp) 현상을 일반상대성이론에 기반해 설명하고, 이것이 초신성의 광도 변화가 마그네타로 인한 것임을 명확하게 보여준다고 밝혔다.
초신성 중심에 빠르게 회전하는 강력한 자기장의 마그네타가 있고 주변에 별로 빨려드는 물질로 이루어진 강착 원반(accretion disk)이 있을 경우 관측된 것과 같은 현상이 나타날 수 있고, 이 원반이 기울어져 있어 밝기가 주기적으로 증감하는 것으로 관측된다는 것이다.
분석 결과 이 마그네타의 자전 주기는 4.2밀리초(㎳)로 1초에 약 238회, 분당 약 1만4천300회 회전하고 있으며, 자기장의 세기는 지구 자기장의 약 300조배에 달하는 것으로 나타났다.
연구팀은 이 연구는 강하게 자기화된 회전 마그네타의 탄생을 처음으로 관측하고, 이것이 우주에서 가장 밝은 초고광도 초신성의 에너지원이라는 사실을 확인한 것이라며, 이는 초고광도 초신성의 핵붕괴로 마그네타가 형성된다는 결정적인 증거라고 말했다.
이어 이 연구 모델은 유사한 광도곡선을 가진 다른 초고광도 초신성에서 나타나는 현상도 설명할 수 있다며 이 발견이 젊은 초신성의 격렬한 중심부라는 새로운 영역에서 일반상대성 이론을 시험하는 길을 열어줄 것이라고 밝혔다.
◆ 출처 : Nature, Joseph Farah et al., 'Lense-Thirring precessing magnetar engine drives a superluminous supernova', https://www.nature.com/articles/s41586-026-10151-0
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