| 초록 |
□ 연구개요 빅뱅 직후 1세대 별과 2세대 별은 초기 우주의 진화에 중요한 역할을 한다. 첫째로,무거운 별들의 높은 표면 온도 덕분에 많은 양의 자외선이 방출되며 초기 우주의 재이온화 (reioniziation)를 촉진한다. 둘째로, 이 별들의 진화 양상은 현재 우주에 있는 무거운 별들과는 매우 다르기에 이 별들이 생성하는 중원소의 패턴 역시 현재 우주와는 차이를 보일 수 있다. 본 연구는 초기 우주에서 최초의 별들의 진화 과정과 최초의 별이 초기 우주 진화에 미치는 피드백을 연구하는 것을 목표로 한다. 본 연구에서 최초의 별들이란 빅뱅 직후 탄생한 1세대 별(중원소 함량비가 0인 종족 III인 별)과 2세대 별(중원소 함량비가 매우 작은 종족 II; very metal poor stars)을 포괄한다. 특별히 우리는 다음 두 가지 구체적인 사항을 살폈다. 1) 무거운 별의mixing length calibration, 2) 쌍성계의 상호작용에 따른 최초의 별들의 진화와 초기재이온화에 미치는 영향 및 초기우주에서 발생하는 중력파원으로서의 블랙홀 쌍성계의 형성 과정 3) 우리 은하에 존재하는 별들에서 최초의 별들이 남겨놓은 특이 중원소 형태 분석 및 짝불안정 초신성의 흔적 탐색 □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구를 통하여 다음과 같은 성과를 거두었다. 1. 무거운 별의 적색초거성의 모델을 다양한 중원소 함량비를 고려하여 만들었고 이를 우리은하, 안드로메다은하, 마젤란 성운에서 관측된 적색초거성과 비교하여 무거운 별의 대류의 에너지 전달 효율을 결정하는 mixing length 값을 보정하였다.우리는 무거운 별의 mixing length 값이 중원소 함량비에 비례함을 보였다. 2. Pop III 별의 진화가 쌍성계의 상호작용을 통해 받는 영향을 항성진화모델을 통해 살피였고, 쌍성계에서 발생하는 질량 전달 과정이 UV광자의 생성에 큰 영향을 끼치지 않으며 재이온화 과정에 미치는 영향이 적을 것임을 보였다. 또한 Pop III별의 수퍼센트 정도는 오늘날 중력파를 통해 관측가능한 이벤트를 발생시킬 수 있는 블랙홀 쌍성계를 만들어낼 것임을 예측하였다. 3. 우리 은하에서 발견되는 화학적으로 특이한 PopII 별들을 고분산관측을 통해 분석하였다. 이 별들은 중원소 함량비는 낮지만 마그네슘의 함량비가 상대적으로 매우 높은 그룹에 속한다. 우리의 분석 결과 이 별들은 짝불안정 초신성의 흔적을 담고 있지는 않다는 것이 밝혀졌다. 하지만 질량이 30Msun이상인 별들이 폭발할 때 남겨놓는 중원소 패턴의 흔적이 담겨 있음이 확인된다. □ 연구개발결과의 중요성 1. 무거운 별들의 진화 계산에서 가장 기초적인 파라메터인 mixing length가 중원소 함량비에 따라 달라짐을 보임으로써 추후 초기우주의 무거운 별 진화 연구에 중요한 제한 조건을 제시하였다. 2. Pop III 별의 쌍성계가 블랙홀 쌍성계를 형성할 수 있음을 보였으며 추후 LIGO를 통항 블랙홀 합병 결과의 분석에 본 연구의 결과가 큰 주목을 받을 것이다. 3. 마그네슘 함량비가 큰 PopII 별들은 그동안 주목받지 못했지만 본 연구를 통해 초기 우주에서 발생하는 30Msun 이상인 별들의 핵합성 과정을 이해하는 데 중요한역할을 할 수 있음을 보였고 이는 이 천체들의 후속 연구를 촉진시킬 것이다. 또한 추후 짝불안정 초신성의 흔적 탐사를 위한 기반을 닦았다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
