몇 달 안에 일생 일대의 노바 폭발을 과학자들이 예측했습니다.
80년마다 한 번씩 폭발하는 북관완성 노바(T Coronae Borealis)
세계의 이목이 올봄에 일어날 총일식에 집중되어 있는 동안, 멀리 떨어진 북왕관자리 이중성계 - 죽은 백색왜성 하나와 늙어가는 적색거성 하나를 포함하고 있습니다. - 자신만의 영광의 순간을 위해 준비 중입니다: 장관의 초신성 폭발.
지구로부터 3,000광년 떨어진 북왕관자리에는 T Coronae Borealis(또는 줄여서 T CrB)라고 불리는 백색왜성이 있는데, 이는 나사가 말하길 일생일대의 초신성 폭발 직전에 있다고 합니다.
이 드문 우주 이벤트는 2024년 9월 이전 어느 때에 발생할 것으로 예상됩니다. 발생하면 아마 맨눈으로도 볼 수 있을 것입니다. 이 우주의 공연을 목격하기 위해 비싼 망원경이 필요하지 않을 것이라고 나사는 말합니다.
T CrB 폭발은 대략 80년에 한 번씩만 일어나며, 마지막은 1946년에 있었습니다.
"저는 매우 흥분되어 있습니다. 이 현상은 헤일리 혜성처럼 75년에서 80년마다 한 번씩 발생합니다 - 그러나 초신성은 헤일리 혜성이 받는 만큼의 언론의 주목을 받지 못합니다,"라고 나사의 운석환경 프로그램 매니저 윌리엄 J 쿡이 말합니다. "혜성들은 항상 더 많은 주목을 받습니다."
과학자들은 어떻게 초신성 폭발을 예측할까?
쿡은 대부분의 경우 나사 전문가들은 초신성 폭발이 언제 일어날지 전혀 모른다고 말합니다. 그러나 "반복 초신성"으로 알려진 약 10개의 초신성이 있다고 그는 설명합니다.
"반복 초신성은 주기적으로 정점을 터뜨리는 초신성입니다," 쿡은 계속해서 말합니다. "그리고 T Coronae Borealis는 가장 대표적인 예입니다."
그러나 나사는 어떻게 T CrB가 특히 앞으로 몇 달 안에 폭발할 것이라는 것을 그렇게 확실히 알 수 있을까요? 이는 수학적 계산과 눈에 보이는 증거의 문제입니다. 예를 들어, T CrB가 마지막으로 초신성을 경험한 것은 1946년 – 78년 전이었습니다. 시간이 정말로 다가오고 있습니다.
T CrB가 폭발할 준비가 되어가고 있다는 또 다른 신호도 있다고 쿡은 말합니다. "우리는 그것이 초신성이 되기 전에 약 1년 동안 어두워진다는 것을 알고 있으며, T Coronae Borealis는 2023년 3월에 이미 어두워지기 시작했기 때문에, 우리는 그것이 지금부터 9월 말 사이에 초신성이 될 것이라고 생각합니다."
"혜성들은 항상 더 많은 주목을 받습니다."- 윌리엄J쿡
T CrB의 신뢰할 수 있는 반복 초신성 발생률은 수년간 확인된 많은 다른 초신성들과 차별화되며, 이것이 별 폭발을 특별하게 만드는 부분입니다.
"많고 많은 초신성이 발견되었지만, 대부분은 반복 발생한다고 알려지지 않았습니다. 또는 그들이 반복 발생하는 시간 간격이 너무 길어 우리가 다시 언제 발생할지 모릅니다,"라고 스텔라 활동을 전문으로 하는 존스 홉킨스 대학의 윌리엄 H. 밀러 III 물리 및 천문학과의 조교수인 메레디스 맥그리거가 설명합니다.
반복되는 초신성의 시간 범위는 예측할 수 없으며, 1년에서 최대 수백만 년까지 될 수 있다고 위스콘신-매디슨 대학의 천문학 교수인 리처드 타운센드가 덧붙입니다.
노바 폭발은 왜 생길까?
T CrB와 같이 좀 더 예측 가능한 특정 노바 사건이 언제 발생할지를 아는 것 외에도, 나사 전문가들은 그것들이 왜 일어나는지도 알고 있습니다. 백색 왜성 T CrB는 이진성계에 존재하는데, 이는 두 별이 서로를 공전하는 것을 의미합니다. 다른 하나는 적색거성입니다.
쿡은 백색 왜성은 태양과 비슷한 질량을 가지고 있지만 지름은 약 백 배 작아 지구 크기와 비슷하다고 말합니다. 그리고 그 높은 질량이지만 상대적으로 작은 크기 때문에 백색 왜성의 중력은 특히 강합니다.
T CrB 시스템의 적색거성이 물질을 방출하면, T CrB의 중력이 그것을 끌어당기거나 모아 자신의 표면에 쌓게 되는데, 이것이 수년에 걸쳐 일어납니다, 그것이 한계에 도달할 때까지.
"시스템에서 일어나고 있는 것은 적색거성이 모든 이 물질을 백색 왜성의 표면에 쏟아붓고 있다는 것입니다," 쿡이 말합니다. "그리고 백색 왜성(T CrB)의 표면에 너무 많은 물질이 쌓이면, 마치 폭탄에서처럼 열핵반응이 발생하고, 백색 왜성은 그 물질을 폭발시켜 버립니다."
노바를 보게 되는 지점에 이르기까지 보통 수천 년이 걸립니다. 그러나 T Coronae Borealis는 훨씬 더 빠르게 그것을 수행하는 것 같습니다 - 메레디스 맥그리거
타운센드는 비슷한 설명을 제공하며, T CrB 위에 충분한 양의 물질이 쌓이고 그 온도가 몇 백만 도 섭씨에 도달하면, 핵융합 반응이 시작되어 타오르며, 많은 사람들이 지금 간절히 기다리고 있는 눈에 띄는 노바 사건을 만들어낸다고 설명합니다.
"이것들은 태양의 핵에서 진행되고 있는 동일한 반응들이며, 백색 왜성의 표면층에서 엄청난 양의 에너지를 방출합니다," 타운센드가 말합니다. "에너지 방출로 인해 백색 왜성은 일시적으로 적색거성 동반별을 능가하는 밝기를 발산하며, 지구에서 볼 때 두 별의 전체 광량은 천 배에서 십만 배까지 증가합니다."
이러한 종류의 폭발 사건은 나사 전문가들이 이진성계 내의 별들 간에 일어나는 질량 이동과 백색 왜성이 노바가 될 때 발생하는 열핵 폭발을 이해하는 데 도움을 줍니다. 이 과정은 T CrB의 경우에 반복적으로 일어납니다.
"그것은 더 큰 별로부터 반복적으로 물질을 축적하는 이 주기를 계속 거칩니다," 맥그리거가 말합니다. "노바를 볼 수 있는 지점에 이르기까지 보통 수천 년이 걸립니다. 그러나 T Coronae Borealis는 훨씬 더 빠르게 그것을 수행하는 것 같아, 드문 경우가 됩니다."
T CrB 노바 폭발할 때 볼수 있는 것
나사에 따르면, T CrB 별계는 평소 밝기 면에서 +10의 가시성 등급을 가집니다. 그러나 다가오는 T CrB 노바 폭발이 발생할 때, 가시성은 훨씬 밝은 +2로 크게 뛰어오르는데, 이는 +10보다 훨씬 밝습니다. 이를 좀 더 이해하기 쉽게 말하자면, +2는 북극성, 폴라리스와 비슷한 밝기 수준입니다.
그 일이 일어날 때가 되면, T CrB는 맨눈으로 볼 수 있게 될 것입니다.
노바의 광경을 보고 싶어하는 사람들은 나사가 말하길, 북왕관자리 또는 북쪽 왕관이라고 하는 작고 반원형의 호 근처 부테스와 헤라클레스에서 별자리를 하늘에서 찾아보아야 합니다. "이곳이 바로 '새로운' 밝은 별로 나타날 폭발이 일어날 곳입니다," 우주 기관이 설명합니다.
하지만 착각하지 마십시오: 일어나고 있는 것은 새 별의 형성이 아닙니다. 오히려, T CrB는 이 멀리 있는 핵반응 덕분에 우리에게 보이게 되는 것일 뿐입니다.
"이미 존재하는 별입니다. 별은 항상 거기에 있었지만, 우리가 항상 볼 수 있는 것은 아니기 때문에 갑자기 새 별이 나타난 것처럼 보입니다," 맥그리거가 설명합니다. "백색 왜성은 너무 작아서 맨눈으로 볼 수 없습니다. 하지만 일어나고 있는 융합 반응 때문에 우리는 일시적으로 그것을 볼 수 있습니다. 당신은 밤에 집 앞 차도에 나가서 이것을 볼 수 있습니다."
T CrB의 밝기가 정점에 이르면 심지어 화성만큼 밝아질 수도 있다고 쿡이 덧붙입니다. 그리고 적어도 몇 일 동안은 도움 없이도 눈에 띄고 불타오를 것으로 예상되지만, 그 폭발적인 사건은 일주일 이상 지속될 수 있습니다.
그리고 나서, 백색 왜성이 큰 적색 별로부터 축적한 모든 물질을 제거하고 나면, T CrB는 다시 빛을 잃고 수십 년 동안 더 보이지 않게 될 것입니다…