인터뷰365 하정열 칼럼니스트 = 초신성(超新星, supernova) 폭발이란 신성보다 더 많은 에너지를 내뿜는 별의 폭발을 칭한다. 빛나는 현상이 마치 새로운 별이 태어나는 것처럼 보이기에 신성이라는 명칭이 붙었지만, 실제로는 수명이 다한 별이 폭발하며 엄청난 에너지를 내뿜는 것이다. 초신성이 생성될 수 있는 방법은 죽은 별에 갑작스러운 핵융합 재점화가 일어나거나, 또는 거대한 별의 중심핵이 붕괴하거나 두 가지가 있다.

초신성은 그 광도가 극도로 높으며, 폭발적인 방사선을 일으키기에, 어두워질 때까지 수 주 또는 수 개월에 걸쳐 한 개 은하 전체에 해당하는 밝기로 빛난다. 우리가 관측할 수 있는 이 밝기조차도 초신성이 내놓는 실제 에너지의 약 1%에 불과하다. 나머지 99%의 에너지는 물질과 거의 반응하지 않는 중성미자로 방출된다. 이 짧은 기간 동안 초신성은 태양이 평생에 걸쳐 발산할 것으로 추측되는 양의 방사선을 방출한다.

폭발의 결과 별은 구성 물질의 대부분 또는 전체를 토해낸다. 이때 그 속도는 30,000㎞/s까지 가속되며, 주위에 있는 성간 매질에 충격파를 일으킨다. 충격파가 휩쓸고 간 자리에는 초신성 잔해인 팽창하는 가스와 먼지의 껍질이 남게 된다.

우리은하에서는 1604년에 발견된 케플러 초신성(SN 1604) 이후 초신성이 한 개도 발견되지는 못했지만, 초신성 잔해들을 살펴보면 우리 은하에서도 한 세기당 평균 약 세 번의 초신성 폭발 사건이 일어나고 있음을 알 수 있다. 초신성은 성간 매질에 질량이 큰 원소의 양을 늘리는 데 결정적인 역할을 한다. 그리고 초신성 폭발로 인한 충격파는 새로운 별의 형성의 방아쇠 역할을 한다.

초신성이 폭발하고 나면 뒤에 남는 핵은 그 질량에 따라 작으면 중성자별, 크면 블랙홀로 변하게 된다. 하지만 질량도 중요하지만, 질량보다 더 중요한 것은 별이 처음 탄생했을 당시 가지고 있었던 중원소의 양이다. 항성이 처음 태어났을 때 자신이 가지고 있던 내부의 중원소의 양은 별이 초신성 폭발을 한 후 그 이후 과정에 절대적인 영향을 미친다.

초신성이 폭발하면 당연히 그 일대는 쑥대밭이 된다. 다행인 것은 지구 주변에는 이런 초신성 후보가 없다. 폭발 과정에서 생겨나는 엄청나게 높은 온도는 안정된 별에서는 일어날 수 없는 다양한 핵반응을 일으키며, 이 과정에서 우리가 아는 대부분의 원소가 만들어지게 된다. 즉 철보다 무거운 원소는 모두 초신성이 만들어낸 원소이고, 따라서 인간을 포함한 생명체는 초신성이 없었다면 탄생할 수 없었을 것이다.

우리 은하에서 폭발한 초신성 중에 최초로 역사에 기록된 것은 185년에 관측된 것으로, 중국인들에 의해 관측되고 기록되었다. 후한서 천문지에는 "중평(中平) 2년 10월 계해일(율리우스력 12월 7일)에 객성이 남문 가운데에 나타나, 오색으로 밝게 빛났다 희미해졌다 하다가 서서히 줄어들어서 이듬해 6월이 되자 사라졌다"고 한다. 이 초신성은 후세에 "SN 185"로 이름지어졌으며, 대략 금성과 비슷한 -4등급 정도의 밝기였을 것이라고 한다.

1054년 7월 4일에 폭발한 초신성은 지금의 황소자리 게성운을 형성한 것으로 유명하다. 최대 밝기 –6등성으로 지금으로부터 약 970년 전에 관측되었고, 중국 송나라와 일본의 기록에서 보이며, 아랍의 기록에서는 23일간 낮에도 보일 정도로 밝았으며, 653일간 밤하늘에 보인다고 기록되었다.

우리 은하에서 폭발한 마지막 초신성은 1604년에 관측되었다. 유럽, 중국, 한국, 아랍 등의 기록에서 찾아볼 수 있으며, 케플러가 자세히 연구했으므로 '케플러의 초신성'이라고 부르기도 한다. 선조실록에도 이 초신성을 관측한 기록이 130회 가량 남아 있으며 이 기록은 이 초신성이 Ia형 초신성임을 알아내는 데 상당한 공헌을 했다.

20세기가 되면서 초신성을 관측하기 위한 노력이 더욱 활발해졌다. 천문학자들은 컴퓨터로 조종되는 망원경과 전하결합소자를 이용하여 초신성을 탐색하게 된다. 이런 시스템은 아마추어들 사이에도 인기가 있으며, 카츠먼 자동화상 망원경과 같은 전문가용 설비도 사용되고 있다.

우주의 모든 존재는 어김없이 ‘생활노병사’의 과정을 반복하고 있다. 별이 모든 생을 마치고 장열히 죽어가는 모습은 무척 아름다우나, 주변에 존재하는 대상에게 엄청난 영향을 미치며 새로운 별이 탄생하는 기폭재 역할도 한다.

이러한 의미를 담아 그림 ‘우주창조212010(초신성 폭발)’를 그리고, 시 ‘위대한 초신성이여’를 썼다.

/우주화가 하정열(Cosmos Painter Ha, Jung-Yul)  

하정열 칼럼니스트

press@interview365.com

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