페삭 벤슨 기자 • 2025년 9월 3일
예루살렘, 2025년 9월 3일 (TPS-IL) — 이스라엘과 미국의 연구진이 이끄는 국제 과학자 팀이 거대 별의 내부층과 우주가 생명에 필수적인 원소를 어떻게 생성하는지에 대한 전례 없는 통찰력을 제공하는 새로운 유형의 초신성을 발견했습니다.
최근 동료 검토 저널인 Nature에 발표된 이 발견은 항성 진화와 물질의 기원에 대한 과학의 이해를 재편할 수 있습니다.
거대 별은 바깥층에 수소와 헬륨 같은 가벼운 원소가 있고 핵에는 철을 포함한 무거운 원소가 집중된 “양파” 구조를 따른다고 여겨집니다. 지금까지 초신성, 즉 별의 폭발적인 죽음에 대한 관측은 대부분 바깥층만 드러냈고 깊은 영역은 대부분 숨겨져 있었습니다. SN2021yfj라고 명명된 새로 연구된 폭발은 규소, 황, 아르곤을 포함한 무거운 원소의 강력한 신호를 드러내 별의 핵을 희귀하게 엿볼 수 있게 했습니다.
25,000개 이상의 초신성이 연구되었지만, 이러한 방식으로 무거운 원소가 감지된 것은 이번이 처음이며, SN2021yfj는 매우 희귀하고 과학적으로 가치 있는 사건입니다.
연구를 이끈 스티브 슐츠 박사(와이즈만 연구소 아비샤이 갈-얌 교수 그룹의 전 회원이며 현재 노스웨스턴 대학교 연구원)는 “처음으로 우리는 별이 핵까지 벗겨진 것을 보았습니다. 이 발견은 거대 별이 어떻게 만들어지는지 알려주고, 많은 층의 물질을 잃고도 지구에서 관측하고 연구할 수 있는 강력한 폭발을 일으킬 수 있다는 것을 보여줍니다.”라고 말했습니다.
캘리포니아주 샌디에이고 근처의 광역 망원경인 Zwicky Transient Facility(ZTF)를 사용하여 2021년 9월에 처음 감지된 SN2021yfj는 별 형성 성운에 있는 지구에서 약 22억 광년 떨어져 있습니다. 폭발의 화학적 구성을 결정하기 위해 과학자들은 빛의 스펙트럼을 분석했습니다. 초기 시도는 흐린 날씨와 망원경 가용성으로 인해 좌절되었지만, 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 동료가 결국 필요한 데이터를 제공했습니다.
슐츠는 “일반적으로 나선 초신성에서 발견되는 헬륨, 탄소, 질소, 산소 대신 SN2021yfj의 스펙트럼은 규소, 황, 아르곤으로 포화되었습니다.”라고 말했습니다.
이전 관측에서는 별이 바깥쪽 수소층만 벗겨내고 약간 더 무거운 원소를 드러내는 것이 기록되었습니다. 그러나 SN2021yfj는 이전에 관측된 어떤 별보다 더 많은 바깥 껍질을 잃어 천문학자들이 이전보다 더 깊은 층을 탐사할 수 있게 했습니다.
슐츠는 “이 별은 일생 동안 생성한 물질의 대부분을 조기에 잃었기 때문에 폭발 직전 몇 달 동안 생성된 물질만 볼 수 있었습니다.”라고 설명했습니다.
갈-얌 그룹의 연구 과학자인 오퍼 야론 박사는 “이러한 내부층을 드러내는 것은 거대 별의 질량 손실에 대한 기존 이론에 도전하며, 알려지지 않은 메커니즘에 의해 발생한 특이한 초신성임을 나타냅니다.”라고 덧붙였습니다.
연구원들은 별이 본질적으로 스스로를 산산조각 냈으며, 붕괴하는 핵이 바깥층을 방출하는 강력한 핵융합 과정을 촉발했다고 제안합니다. 지구에서 관측된 이례적으로 밝은 폭발은 다른 시간에 방출된 층 사이의 충돌 때문일 수 있습니다.
갈-얌은 “이 발견은 단순히 멀리 떨어진 은하에서 별이 죽는 것에 관한 것이 아닙니다. 이는 컴퓨터의 규소, 대기의 황, 심지어 우리 몸의 일부 원자를 포함하여 우리 세상을 구성하는 원소가 어디에서 형성되었는지 보여줍니다. 우리 주변의 모든 원자는 우주적 역사를 가지고 있으며, SN2021yfj는 그것들을 만드는 항성 공장을 희귀하게 엿볼 수 있게 해줍니다.”라고 말했습니다.
