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특이한 항성계는 초신성으로 폭발할 때 더 윙윙거리고 덜 쾅쾅 소리를 냈습니다.

“초추상” 초신성으로 알려진 희미한 폭발로 인해 연구자들은 지구에서 11,000광년 떨어진 두 별을 발견했습니다.

중성자 별이 충돌하고 폭발하여 금과 다른 무거운 원소를 우주로 발사하는 킬로노바(kilonovas)를 생성할 항성계의 최초 확인된 탐지입니다. 희귀한 별 쌍은 은하수에 있는 약 10개 중 하나로 생각됩니다.

발견은 오랫동안 왔습니다.

2016년 NASA의 Neil Gehrels Swift Observatory는 뜨겁고 밝은 Be 별과 하늘의 동일한 영역에서 발생한 X선 빛의 큰 섬광을 감지했습니다.

천문학자들은 이 둘이 연결될 수 있는지 궁금했기 때문에 칠레 북부에 있는 Cerro Tololo Inter-American Observatory의 1.5m 망원경을 사용하여 데이터를 캡처했습니다.

이 데이터를 사용하여 별에 대해 자세히 알아보는 데 관심이 있는 사람은 현재 Embry-Riddle Aeronautical University의 물리학 및 천문학 조교수인 Noel Richardson 박사입니다.

2019년, 대학 학부생인 Clarissa Pavao는 천문학 수업에 참석하는 동안 Richardson에게 전화를 걸어 천문학 연구 경험을 쌓기 위해 작업할 수 있는 프로젝트가 있는지 물었습니다. 그는 망원경 데이터를 그녀와 공유했고 팬데믹 기간 내내 Pavao는 칠레의 망원경 데이터로 작업하는 방법을 배웠고 왜곡을 줄이기 위해 데이터를 정리했습니다.

Pavao는 “망원경은 별을 보고 모든 빛을 받아들이기 때문에 별이 어떤 요소로 구성되어 있는지 볼 수 있습니다. 그러나 Be 별은 주위에 물질 디스크가 있는 경향이 있습니다.”라고 Pavao는 말했습니다. “이 모든 것을 직접 보는 것은 어렵습니다.”

그녀는 산점도처럼 보이는 예비 결과를 Richardson에게 보냈고 Richardson은 이중성계의 궤도를 결정했다는 사실을 깨달았습니다. 후속 관찰을 통해 CPD-29 2176이라는 쌍성계의 궤도를 확인하는 데 도움이 되었습니다.

그러나이 궤도는 그들이 기대했던 것이 아닙니다. 일반적으로 쌍성은 타원 궤도에서 서로 궤도를 돌고 있습니다. CPD-29 2176에서 한 별은 약 60일마다 반복되는 원형 패턴으로 다른 별을 공전합니다.

하나는 더 크고 다른 하나는 더 작은 두 개의 별은 매우 가까운 궤도에서 서로 궤도를 돌고 있었습니다. 리차드슨은 시간이 지남에 따라 더 큰 별이 자체 수소를 방출하기 시작하여 더 작은 별에 물질을 방출하며 태양 질량의 8~9배에서 태양 질량의 18~19배로 커진다고 말했습니다. 비교하자면 태양의 질량은 지구의 333,000배입니다.

주요 별은 보조 별이 만들어짐에 따라 점점 더 작아졌습니다. 연료를 모두 사용했을 때 남은 물질을 우주로 발사하기 위한 거대하고 강력한 초신성을 생성하기에 충분하지 않았습니다.

대신 폭발은 실패한 불꽃이 점화되는 것과 비슷했습니다.

Richardson은 “별이 너무 고갈되어 폭발로 인해 유사한 바이너리에서 볼 수 있는 전형적인 타원형 모양으로 궤도를 돌릴 에너지가 충분하지 않았습니다.”라고 말했습니다.

초신성 이후에 남은 것은 중성자별이라고 알려진 조밀한 잔해였으며, 현재 이 거대하고 빠르게 회전하는 별 주위를 공전하고 있습니다. 별 쌍은 약 500만~700만년 동안 안정적인 구성을 유지합니다. 질량과 각운동량이 모두 Be 별에 전달되었기 때문에 Be 별은 균형을 유지하고 자체적으로 찢어지지 않도록 가스 디스크를 방출합니다.

결국 두 번째 별도 첫 번째 별처럼 팽창하고 물질을 방출하면서 연료와 함께 타버릴 것입니다. 그러나이 물질은 중성자 별에 쉽게 축적 될 수 없으므로 대신 별 시스템은 물질을 우주 공간으로 쏠 것입니다. 두 번째 별은 비슷하게 희미한 초신성을 경험하고 중성자별로 변할 가능성이 있습니다.

시간이 지남에 따라(대부분 수십억 년) 두 개의 중성자 별이 합쳐져 결국 반지름으로 폭발합니다. 킬로노바금과 같은 무거운 원소를 우주로 방출합니다.

“그 무거운 원소들은 우리가 사는 방식대로 살 수 있게 해줍니다. 예를 들어, 대부분의 금은 우리가 연구한 쌍성계에서 초신성 또는 중성자별의 잔해와 유사한 별들에 의해 만들어졌습니다. 천문학은 세계에 대한 우리의 이해와 우리의 그 안에 넣어.”

Pavao는 “우리가 이러한 것들을 볼 때 시간을 거슬러 올라가는 것”이라고 말했습니다. “우리는 태양계가 어디로 가고 있는지 알려줄 우주 발생론에 대해 더 많이 배우고 있습니다. 인간으로서 우리는 이 별들과 동일한 요소로 시작했습니다.”

그들의 연구 결과를 자세히 설명하는 연구는 수요일에 저널에 발표되었습니다. 자연.

Richardson과 Pavau는 뉴질랜드 오클랜드 대학의 물리학자 Jean J. Eldridge와 함께 일했는데, 그는 쌍성계와 그 진화에 대한 전문가입니다. Eldridge는 수천 개의 쌍성 모델을 검토하고 전체 은하수에서 연구와 유사한 쌍성 모델이 10개에 불과할 것이라고 추정했습니다.

다음으로 연구원들은 Be Star 자체에 대해 더 많이 알아보고 허블 우주 망원경으로 후속 관찰을 하기를 희망합니다. Pavau는 또한 졸업을 목표로 하고 있으며 그녀가 습득한 새로운 기술을 사용하여 천체물리학 연구를 계속하고 있습니다.

Pavau는 “쌍성계와 초신성의 진화 역사를 연구하게 될 줄은 몰랐습니다.”라고 말했습니다. “놀라운 프로젝트였습니다.”