죽은 별들의 반란: 찬드라가 포착한 은하 M83의 깜빡이는 초신성 잔해들

연구팀은 이러한 불규칙한 X선 깜빡임을 설명하기 위해 두 가지 주요 메커니즘을 제시했으며, 두 현상이 동시에 일어날 가능성도 배제하지 않았다 .

1. 살아남은 동반성

가장 유력한 설명은 이들 초신성 잔해 중 상당수가 생존한 동반성을 거느리고 있다는 것이다. 대부분의 무거운 별은 쌍성계(두 개의 별이 서로의 주위를 도는 시스템)에 존재한다. 더 무거운 별이 초신성 폭발을 일으키면 그 중심에는 블랙홀이나 중성자별이 남게 된다. 만약 상대적으로 가벼웠던 동반성이 이 대격변에서 살아남는다면, 이 동반성은 새로 태어난 초고밀도 천체 주위의 좁은 궤도에 갇히게 된다. 이후 블랙홀이나 중성자별의 강력한 중력은 동반성의 표면에서 물질을 끌어당기기 시작한다. 이른바 '강착'이라 불리는 이 과정은 떨어져 내리는 가스를 수백만 도까지 가열하여 강력하고 변동성 있는 X선을 방출하게 하며, 이 밝기는 강착되는 물질의 양에 전적으로 의존한다 .

2. 우주적 재활용: 낙하 물질 강착

또 다른 시나리오는 물질의 흐름을 정반대로 뒤집는다. 동반성으로부터 가스를 빼앗는 대신, 중심의 초고밀도 천체가 스스로의 잔해를 '재활용'하고 있을 수 있다. 이 연구의 공동 저자인 천문학자 로이 킬가드는 이러한 가능성을 폭발 잔해가 바로 그 초신성이 만들어 낸 천체 위로 다시 떨어지는 현상이라고 설명했다 . 이러한 '낙하 물질 강착' 역시 블랙홀이나 중성자별에 다시 붙잡힌 물질이 X선 방출 온도까지 가열되면서 관측된 밝기 변화를 만들어 낼 수 있다.

물론 이 표본 집단에서 적어도 하나의 잔해(SN 1957D)는 더 간단한 설명이 가능하다. 약 70년 전 처음 관측된 이 천체의 X선 밝기 증가는 고속으로 팽창하는 분출물이 주변 성간 물질과 충돌하여 운동 에너지를 열로 변환시키면서 발생한 것일 가능성이 높다 .

이러한 장기간에 걸친 잔해 변동성 현상은 M83에만 국한된 것이 아닐 수 있다. 소용돌이 은하(M51)에 대한 초기 후속 관측 결과에서도 유사한 변동성 잔해 집단이 드러났으며, 이는 이러한 행동이 별을 활발히 생성하는 은하에서 흔하게 나타나지만 이제껏 간과되어 온 특징일 수 있음을 시사한다 .

우리 은하 블랙홀 근처에서 터진 새로운 폭죽

이와는 별도로, 또 다른 천문학자 팀은 찬드라와 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴 위성을 우리 은하의 격동적인 중심부로 향했다. 그들의 목표는 지구에서 불과 2만 6,000광년 떨어진 곳에 위치한 조밀한 별 생성 영역인 궁수자리 C(Sagittarius C, 이하 Sgr C)였다. 우주론적 관점에서 보자면 이곳은 우리 은하의 초대질량 블랙홀인 궁수자리 A*(Sagittarius A*) 바로 옆집이나 다름없다 .

연구팀은 Sgr C 내부에서 젊고 무거운 별을 둘러싼 더 큰 이온화 수소 거품 속에 자리 잡은 독특한 X선 '방울(blob)'을 식별해 냈다 . 만약 이것이 초신성 잔해로 확인된다면, 이는 우리 은하 중심 블랙홀에 가장 가까운 곳에서 발견된 초신성 잔해 중 하나가 될 것이다 . 데이터에 따르면 방출된 항성 물질은 시속 약 320만 킬로미터의 속도로 팽창하고 있으며, 최초 폭발이 발생한 것은 불과 약 1,700년 전이다 .

이 발견은 찬드라와 XMM-뉴턴의 고해상도 X선 시야를 남아프리카 공화국의 MeerKAT 전파 망원경 배열의 전파 데이터와 Pan-STARRS 탐사 광학 데이터와 결합함으로써 가능했다 . 이는 우리 은하에서 가장 극한 환경에서 펼쳐지는 별의 일생을 연구할 수 있는 흔치 않은 기회를 제공한다.