초신성(Supernova)

[출처] 초신성 폭발 - 성현의 출현|작성자 뻐그

초신성(超新星)은 플라스마로 이루어진 극도로 밝은 여러 종류의 항성 폭발을 의미한다. 폭발 시 엄청난 양의 항성 물질과 폭발파를 주변으로 분출해 초신성 잔해를 형성하며, 폭발 뒤 일정기간 동안 상당히 밝게 빛난다.

초신성은 어마어마한 온도를 생성하며, 적당한 조건하에서 초신성의 최대 시점의 융합반응은 캘리포늄과 같은 가장 무거운 원소마저도 생산할 수 있다.

초신성 폭발은 산소보다 무거운 화학 원소의 주요 공급원이며, 많은 중요한 원소들의 유일한 공급원이다. 예를 들어, 사람의 뼈에 있는 모든 칼슘이나, 피 속의 헤모글로빈의철은 수십억 년 전의 초신성 폭발로부터 만들어진 것이다. 초신성은 이러한 무거운 원소들을 성간매질(星間媒質)에 주입하며, 별형성의 근간이 되는 분자 구름을 농축한다. 이러한 농축 과정이 바로 45억 년 전에 태양계를 형성하고 궁극적으로는 지구의 모든 생명을 가능하게 한 것이다.

신성(新星)을 가리키는 "Nova"는 라틴어로 "새로운"이라는 의미이며, 이는 천구(天球)에 새로이 밝게 빛나는 별이 나타났음을 가리킨다. 접두어인 "초(超)"는 일반적인 신성과 두드러지는 차이가 나며, 즉 더욱 밝아지는 것을 나타낸다. 하지만, 초신성이 새별이라는 것은 잘못된 의미며, 오히려 별의 죽음을 나타낸다고 할 수 있다(적어도 다른 것으로의 변형이다).

초신성이 생겨나는 과정에는 크게 두 가지가 있다.

• 질량이 큰 항성의 중심핵에서 핵융합 에너지 생성이 중단되어 자체 중력에 의해 중앙으로 붕괴하는 경우
• 백색왜성이 동반성으로부터 찬드라세카르 한계에 이를 때까지 물질을 흡수하고 열핵 폭발을 하는 경우

초신성 폭발이 일어나면 강력한 감마선(線)이 주변으로 일제히 발산된다. 감마선의 위력은 엄청나서 초신성 주위 5광년 이내의 생명체는 전멸하고, 25광년 이내의 생명체는 반수(半數)가 죽으며, 50광년 이내의 생명체에 파멸적 타격이 가해진다. 하이퍼노바(Hypernova)의 경우에는 감마선의 위력은 10배가 되어, 500광년 떨어진 행성의 생물까지도 전멸된다고 한다.

지구와 근접한 초신성 후보로는 600광년 떨어진 안타레스, 640광년 떨어진 베텔게우스가 있다. 여기에서 초신성이 폭발하면 지구에도 약간의 영향이 있겠지만, 오존층에 약간의 손상이 있을 뿐 생명체에게 끼치는 영향은 거의 없을 것이다.

근지구 초신성은 폭발로 인하여 지구의 생태계에 영향을 끼칠 정도로 가까이 있는 초신성을 일컫는 말이다.(천문학계는 대략 100광년 이내를 이 범위로 잡고 있다.) 생명체가 있는 천체에 가장 큰 피해를 주는 것은 감마선이다. 이 감마선은 지구 대기 상층의 질소 분자를 질소 화합물로 바꾸며, 오존층을 감소시켜서 지상의 생물들이 태양 광선 및 우주선에 노출되게 한다. 4억 4천만 년 전 오르도비스기-실루리아기 대량 멸종을 지구 근처 초신성 폭발의 결과로 보는 견해가 있다. 이 대량 멸종 사태 때 해양 생물의 약 60%가 죽음을 당했다.

지구 근처에 있는 큰 질량의 초신성 후보들 중 유력한 몇 개의 별이 있는데, 대표적인 존재가 427광년 떨어진 적색 초거성 베텔게우스이다. 베텔게우스는 II형 초신성으로 최후를 맞을 것으로 보인다.

최근 연구에 따르면 II형 초신성 폭발이 지구 오존층을 절반 이상 감소시키기 위해서는 지구에서 26광년 이내에는 있어야 한다는 결론이 나왔다. 이는 초신성 1987A의 경우를 대입시켜서 나온 것이다. 이 정도 거리 내에서 초신성이 폭발할 확률은 1억 년에서 100억 년에 한 번 꼴이다.

반면, Ia형 초신성의 경우 II형보다 더 위험한 존재가 될 것이다. Ia형 초신성은 백색 왜성의 폭발로 생기는 현상인데, 백색 왜성은 초거성에 비해 상대적으로 개체수가 많고 지구에서 관측하기가 어렵다. 따라서 이들의 폭발은 예측하기가 곤란하며, 예기치 않은 항성계에서도 폭발이 일어날 수 있다. 일설에 따르면 3,300광년 내에 있는 Ia형 초신성은 지구에 피해를 줄 수 있다고 한다. 이 경우 가장 가까운 후보는 페가수스자리 IK이다.

1996년 일리노이 대학교 어바나-샴페인의 천문학자들은 과거 초신성 폭발 흔적을 지층 내 금속 동위원소의 흔적을 통해 알 수 있다고 밝혔다. 뮌헨 공과대학의 연구팀은 태평양 심해 바닥층에 이의 증거가 될 철60이 풍부함을 밝혀내었다.