Webb은 두 개의 초신성에서 먼지 저장소를 찾습니다.

NASA의 James Webb Space Telescope를 사용하는 연구원들은 초기 은하에서 먼지의 근원을 확인하는 데 큰 진전을 이루었습니다. 두 종류의 II형 초신성인 Supernova 2004et(SN 2004et)와 Supernova 2017eaw(SN 2017eaw)를 관찰한 결과 각 천체의 분출물 내에 많은 양의 먼지가 있음이 밝혀졌습니다. 연구원들이 발견한 질량은 초신성이 초기 우주에 먼지를 공급하는 데 핵심적인 역할을 했다는 이론을 뒷받침합니다.

먼지는 우리 우주의 많은 것, 특히 행성의 구성 요소입니다. 죽어가는 별에서 나온 먼지가 우주로 퍼지면서 차세대 별과 행성을 탄생시키는 데 도움이 되는 필수 요소를 운반합니다. 그 먼지가 어디서 오는지 수십 년 동안 천문학자들을 당황하게 했습니다. 우주 먼지의 중요한 소스 중 하나는 초신성일 수 있습니다. 죽어가는 별이 폭발한 후 남은 가스가 팽창하고 냉각되어 먼지를 생성합니다.

“이 현상에 대한 직접적인 증거는 지금까지 희박했습니다. 우리의 능력으로 지금까지 상대적으로 가까운 초신성(지구에서 170,000광년 떨어진 초신성 1987A)의 먼지 개체군을 연구할 수 있었습니다.”라고 수석 저자인 Melissa는 말했습니다. Johns Hopkins University의 Shahbandeh와 메릴랜드 주 볼티모어에 있는 Space Telescope Science Institute. “가스가 먼지를 형성할 만큼 충분히 냉각되면 먼지는 충분한 감도가 있는 경우 중간 적외선 파장에서만 감지할 수 있습니다.”

SN 2004et 및 SN 2017eaw와 같이 SN 1987A보다 더 멀리 떨어져 있는 초신성의 경우 둘 다 약 2200만 광년 떨어져 있는 NGC 6946에 있으며 파장 범위와 절묘한 감도의 조합은 Webb의 MIRI(중적외선 기기)를 통해서만 얻을 수 있습니다.

Webb 관측은 약 10년 전 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) 망원경으로 SN 1987A에서 새로 형성된 먼지를 탐지한 이후 초신성에서 생성된 먼지 연구의 첫 돌파구입니다.

그들의 연구에서 특히 흥미로운 또 다른 결과는 먼지 감지뿐만 아니라 양 초신성의 초기 단계에서 감지된 먼지의 양입니다. SN 2004et에서 연구원들은 지구에서 5,000개 이상의 먼지 덩어리를 발견했습니다.

“특히 SN 2004et에서 우리가 보는 먼지의 양에 대한 계산을 보면 SN 1987A의 측정치와 경쟁하며 나이의 일부에 불과합니다.”라고 우주 망원경 과학 연구소의 프로그램 책임자인 Ori Fox는 덧붙였습니다. “SN 1987A 이후 초신성에서 발견된 가장 높은 먼지 질량입니다.”

관측에 따르면 천문학자들은 젊고 먼 은하는 먼지로 가득 차 있지만 이러한 은하는 태양과 같은 중간 질량의 별이 나이가 들어감에 따라 먼지를 공급할 만큼 충분히 오래되지 않았습니다. 더 무겁고 수명이 짧은 별은 그만큼 많은 먼지를 생성할 수 있을 만큼 충분히 빨리 그리고 충분히 많이 죽었을 수 있습니다.

천문학자들은 초신성이 먼지를 생성한다는 사실을 확인했지만, 그 먼지가 폭발 후 반향을 일으키는 내부 충격을 얼마나 견딜 수 있는지에 대한 의문이 남아 있습니다. SN 2004et 및 SN 2017eaw의 수명 중 이 단계에서 이 정도의 먼지를 보는 것은 먼지가 충격파에서 살아남을 수 있음을 시사합니다. 이는 결국 초신성이 실제로 중요한 먼지 공장이라는 증거입니다.

연구원들은 또한 현재 추정되는 질량이 빙산의 일각일 수 있다고 지적합니다. Webb은 연구원들이 그 어느 때보다 더스트 쿨러를 측정할 수 있도록 허용했지만 가장 바깥쪽 먼지층에 의해 가려진 상태로 남아 있는 전자기 스펙트럼으로 훨씬 더 멀리 방사되는 감지되지 않은 더 차가운 먼지가 있을 수 있습니다.

연구원들은 새로운 발견이 초신성에 대한 새로운 연구 능력과 Webb를 사용한 먼지 생성에 대한 힌트일 뿐이며, 그것이 그들이 온 별에 대해 우리에게 무엇을 말해 줄 수 있는지를 강조했습니다.

폭스는 “이 먼지가 폭발한 별의 핵에 대해 암시하는 바를 이해하는 데 점점 더 흥분되고 있다”고 말했다. “이러한 특정 발견을 살펴본 후 동료 연구자들은 미래에 이러한 먼지가 많은 초신성으로 작업할 수 있는 혁신적인 방법을 생각하게 될 것입니다.”

SN 2004et 및 SN2017eaw는 이 프로그램에 포함된 5개의 대상 중 첫 번째 대상입니다. 관측은 Webb General Observer 프로그램 2666의 일환으로 완료되었습니다. 이 논문은 7월 5일 왕립천문학회 월간지(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/07/230705143005.htm