- 출처: 서울대학교 물리천문학부
초신성은 백색왜성에 동반성으로 부터 수소등의 물질이 공급되면서 급격하게 밝기가 변하는 현상을 말한다. 일반적으론 수소를 공급받아 CNO핵융합 반응이 일어나면서 별의 밝기가 변하게 된다. 신성은 별에 수소만 공급해준다면 계속해서 발생하는 현상이기에 뱀주인자리RS와 같은 반복신성도 존재한다.
초신성은 신성보다 에너지가 큰 별의 폭발을 칭한다. 초거성이 수명을 다하면 붕괴되며 폭발하게 된다. 이 과정에서 엄청난 에너지를 내뿜는데 이때의 빛을 초신성이라고 부른다. 내뿜는 에너지 중 1%만이 빛이로 방출되고 99%는 중성미자로 방출된다. 동시에 별 내부에 존재하던 물질이 우주공간으로 뿜어져 나오는데, 이러한 물질은 광속의 10%까지 가속되며 주변 성간매질에 충격파를 일으킨다. 그 후 흩어진 가스와 먼지만이 남게되며 초신성 잔해가 형성된다.
초신성은 크게 I형 초신성과 II형 초신성으로 나뉜다.
- Ia형 초신성인 NGC4216의 SN2024gy
I형 초신성은 스펙트럼에 수소선이 존재하지 않는 유형의 초신성이다. I형 초신성은 크게 Ia형, Ib형 그리고 Ic형 3가지로 구분된다.
Ia형 초신성은 백색왜성이 찬드라셰카 한계를 넘어 폭발할때 생성되는 초신성이다. 백색왜성이 동반성의 수소를 흡수하다 찬드라셰카 한계(태양 질량의 1.44배)를 넘으면 중력에 의해 붕괴한다. 그렇게 백색왜성의 구성물질 전부가 동시에 핵반응을 하면서 열폭주현상으로 막대한 에너지를 내뿜으며 초신성 폭발을 하게된다.
Ia형 초신성은 백색왜성이 특정 질량을 넘으면 폭발한다는 특성때문에 표준광원으로 사용된다. 발견된Ia형 초신성의 광도그래프를 보고 밝기차이를 계산하여 천체거리를 추정할 수 있다. 무엇보다 Ia형 초신성 폭발은 100억 광년 이상 떨어진 천체에서 나타나도 관측할 수 있기에 굉장히 멀리 떨어진 천체의 거리를 알아낼 수 있는 몇 안되는 천체 중 하나이다. 현재 우주가 가속팽창하고 있다는 사실도 Ia형 초신성으로 측정한 은하의 거리를 이용해 밝혀냈다.
다만 최근들어 “구성 물질의 비율에 따라 밝기가 다를 수 있다” 라는 주장이 나타나며 정확성에 의문이 제기되고 있다. Ia형 초신성을 정말 표준광원으로 사용할 수 있을지는 조금 더 지켜봐야 할 문제다.
Ia형 초신성이 수소를 흡수해 폭발하는 것이라면 헬륨을 흡수해 폭발하는 것은 Iax형 초신성이라고 부른다.
(Ib형 Ic형 초신성 사진)
Ib형 초신성과 Ic형 초신성은 볼프-레이어별 혹은 적색 초거성이 일으키는 초신성 폭발이다. 차이점으론 Ia형 스펙트럼에선 615nm 부분에서 Si-II선이 존재한다. Ib형 스펙트럼에선 Si-II선 대신 587.6nm 지점에서 He-I선이 관측된다. Ic형은 둘 다 관측되지 않는다. 물론 Ia형 과 Ib형/Ic형은 생성 원인부터 다르긴 하다.
볼프-레이어별은 포스팅 참조.(예정)
스펙트럼 분석에 따라 Ib형 초신성은 헬륨 대기를 가진 볼프-레이어별의 폭발로 추정하며 Ic형 초신성은 탄소 껍질을 가진 볼프-레이어별의 폭발로 추정된다.
II-L형 초신성인 M101의 SN2023ixf
II형 초신성은 스펙트럼에 수소선이 존재하는 유형의 초신성이다. II형 초신성은 II-P형, II-L형, II-N형 그리고 IIb형 4가지로 구분된다.
II형 초신성에 대해선 좀 더 공부한 후 적어보겠다.
전자 포획 초신성
의사 초신성
쌍불안정형 초신성
극초신성
