| 초록 |
본 연구과제에서는 초신성 잔해의 “선조성(progenitor)”과 초신성, 그리고 초신성 잔해 사이의 연관 관계를 밝힘으로써, 질량이 큰 항성, 즉 초신성으로 폭발하는 별들의 최종 진화를 이해하고자 하였다. 연구의 범위는 (1) 우리 은하 및 대마젤란은하 내의 초신성 잔해들의 선조성의 질량과 초신성 유형을 추정하고, 한편으로는 (2) 폭발 직전에 있는 별들, 특히 “밝은 청색 변광성(Luminous Blue Variable, 이하LBV)”의 쌍성 여부, 자전속도, 질량 방출 등의 물리적 특성을 조사하는 것이다. 그리고, 이를 바탕으로 선조성과 초신성, 그리고 초신성 잔해 사이의 연관 관계를 연구하는 것이다. 연구 수행의 결과로 1편의 Science 논문을 포함하여 5편의 SCI논문과 3편의 비SCI논문을 학술지에 게재하였으며, 2편의 초청발표를 포함해서 모두 15편의 논문을 국내외 학술대회에서 발표하였다.대표적인 연구 결과로는 우선 우리 은하의 이웃 은하인 대마젤란 은하에 있는 초신성 잔해들에 대한 적외선 관측 연구 결과를 들 수 있다. 대마젤란은하에 있는 45개의 전체 초신성 잔해 중 28개로부터 적외선 방출을 확인하였는데, 이는 62% (28/45)의 검출율로서 우리은하의 초신성잔해들에서 보여지는 32% 검출율의 두 배에 해당하는 높은 확률이다. 초신성 잔해들의 적외선 특성을 조사하여 목록을 작성하였으며, 적외선 영상들을 수록함으로써 후속 연구를 위한 기반을 구축하였다. 이들 초신성 잔해의 상당수는 질량이 큰 항성이 선조성일 것으로 추정한다. 한편, 초신성잔해들의 적외선 방출 세기와 X선을 방출하는 플라즈마의 전자밀도 사이에 상관관계가 있음을 보여주었는데, 이는 초신성 잔해에 존재하는 성간 먼지들이 X선을 방출하는 뜨거운 가스들에 의하여 가열되어 적외선 방출을 한다는 이론을 뒷받침하는 중요한 결과이다. 한편, 1680년경 폭발한 초신성의 잔해 카시오페이아 에이(Cassiopeia A)에 대한 적외선 분광관측을 통해 다량의 인을 관측하는 데 성공했다. 인(P)은 탄소 수소 질소, 산소, 황과 함께 지구 생명체의 탄생 및 유지에 필수적인 것으로 알려져 있으나, 양이 매우 적어 아직 그 생성현장이 확인된 적은 없었다. 관측된 인의 양은 태양계나 우리 은하에서 일반적으로 관측되는 양의 백배에 달하며, 선조성의 질량이 태양의 15-25배인 초신성 핵융합 이론과 부합하는 양이다. 질량이 큰 별의 중심에서 핵융합에 의해 인이 생성되고 초신성 폭발시 우주공간으로 퍼져나간다는 이론을 입증한 것이다. 인(P)은 탄소, 수소, 질소, 산소 및 황과 함께 생명체를 구성하는 필수적인 6대 원소의 하나이다. 인은 태양계를 포함한 우주에 퍼져 있지만 그 양이 매우 적어서 수소의 1/3,000,000, 기타 원소에 비해서는 1/1900에서 1/50 정도이다. 인은 질량이 태양 질량의 8배 이상인 별들이 진화의 최종 단계에 이르러 핵융합에 의해서 생성되며 이들 별들이 초신성으로 폭발할 당시 퍼져나가는 것으로 생각되어 왔지만 확인된 바는 없었다. Cas A에 관한 연구 결과는 사이언스지에 게재되었다. 논문 성과와 더불어 본 연구를 통하여 인력 양성에 기여하였다. 대마젤란은하의 초신성 잔해에 대한 연구를 수행하였던 석지연 학생은 박사학위를 2012년 8월에 취득하고 대만 천체물리연구소(ASIAA)에 박사후연구원으로 채용되었다. 본 연구과제를 통해서 대마젤란은하에 관한 우수한 연구를 수행하였으며, ASIAA에서도 활발한 연구 활동을 하고 있다. 이와 더불어 본 연구과제의 연구 조원인 김현정 학생은 현재 수행하고 있는 질량 |
