케플러 초신성 : 다색의 아름다운 거품

케플러 초신성(Kepler's Supernovak)은 우리 은하, 오피우추스 별자리에서 발생한 la형 초신성이었습니다. 초신성이란 태양보다 큰 별이 마지막 죽는 순간에 폭발하면서 엄청나게 밝은 빛을 내는 천체로 1604년 10월 9일 당시 독일 수학자이자  천문학자인 요하네스 케플러에 의해 발견되었습니다. 

지구에서 20,000광년 떨어진 곳에서 발생한 케플러 초신성은 400년 전인 1604년 10월 지구의 밤하늘에 전혀 못 보던 새로운 별이 어떤 항성보다도 밝았으며, 금성을 제외한 나머지 행성들보다 밝은 뱀주인자리에서 폭발한 초신성이었습니다. 

 

2004년 10월 6일 NASA는 다채로운 색깔의 천체 사진을 공개했습니다. NASA의 거대 우주망원경 3대가 각각 찍은 영상을 하나로 합성한 것입니다. 허블 우주 망원경은 가시광선으로 , 찬드라 X선 망원경은 X선으로, 스피처 우주 망원경은 적외선으로 찍어서 합성한 이미지가 마치 커다란 다채로운 색을 가진 거품을 닮았습니다.

 

초신성의 관측

케플러 초신성은 어두운 밤하늘의 어떤 별보다 더 가장 밝았고, 낮에도 3주 이상 볼 수 있었습니다. 유럽, 중국, 한국, 아랍에서 이 별을 목격했다는 기록이 남아 있습니다. 

이 초신성은 한 세대 만에 관측된 두 번째 초신성이었고, 이후 은하계에서는 더 이상 초신성이 확실하게 관측되지 않았지만, 은하계 밖에서는 1885년 안드로메다자리 이후 많은 초신성이 관측되었습니다. 대마젤란 성운에 있는 SN 1987A는 육안으로 볼 수 있었고, 1680년과 1870년에 지구에 도달했을 것으로 추정되는 두 개의 은하 초신성, 즉 카시오페이아 A와 G1.9 + 0.3에 대한 증거가 존재합니다. 성간 먼지에 의해 흡수되어 희미해져서 그 당시에는 둘 다 발견되었다는 기록은 없습니다. 

케플러 초신성의 잔해는 그 종류의 원형 천체 중 하나로 간주되며 여전히 천문학자에서 많은 연구의 대상입니다.

한편, 1604년(선조 37년) 음력 9월 21일 자 [선조실록]도 이 수상한 천문현상을 소개하고 있습니다. 음력 9월 21일을 양력으로 환산하면 10월 13일이니, 케플러가 초신성을 관측하기 4일 전의 기록입니다. 조선의 천문학자들은 케플러 보다 4일이나 빨리 밤하늘에서 벌어진 신기한 현상을 목격한 것입니다.

 

조선왕조실록에서의 관측

1073년과 74년 [고려사]는 서양에서는 관측하지 못한 '신성'기록을 남겼습니다. 그뿐이 아니었습니다. 1592~94년 사이에도 역시 서양인들의 눈에 뜨지 못한 객성을 4개나 관측했습니다. 특히 한 개의 객성은 15개월간 두 번의 연속된 기간에 걸쳐 관측됐습니다. 이 객성을 집요하게 관측한 조선 천문학자들은 이 별이 없어졌다가 나타나는 신성이나 초신성이 아니라 항성이라 판단했고, 조선의 천문학자들은 1572년 덴마크의 천문학자 티코 브라헤가 관측한 이른바 '티코 초신성'도 동시에 보았습니다. 또한 1604년 독일의 천문학자 요하네스 케플러가 발견한 '케플러 초신성'은 케플러 보다 4일이나 먼저 관측하기도 했습니다. 

조선왕조실록이 가진 장점은 진실성과 신빙성이 매우 높은 기록물이란 사실입니다. 서양 천문학자 또한 신뢰성 높은 자료라 하여 많은 연구를 하고 있는 것이 사실입니다. 그 이유는 조선왕조실록의 기초자료 작성에서 편술까지 담당했던 사관은 관직으로서의 독립성과 편찬에 대한 비밀성을 보장받았던 전문관료여서, 사관의 기록은 왕이라 해도 함부로 열람할 수 없었고, 비밀이 보장되는 제도가 이 실록의 진실성 및 신빙성을 보장하고 있습니다. 

 

케플러 초신성의 잔해 발견

약 400년 전 초신성으로 폭발한 별의 잔해가 지금도 시속 3천700만 킬로미터에 달하는 경이적인 속도로 우주로 퍼져 나갔습니다. 

찬드라 X선 우주 망원경을 운영하는 미국 항공우주국(NASA) 마셜 우주비행센터와 찬드라 X선 센터에 따르면 알링턴 텍사스대학 물리학과 박상욱 부교수 등이 참여한 연구팀은 찬드라 X선 망원경으로 '케플러 초신성'의 잔해를 관측했습니다. 

 

케플러 초신성은 태양 질량의 10배를 넘지 않는 항성이 백색왜성으로 진화한 뒤 동반성의 가스를 흡수하면서 폭발해 주변으로 물질을 날려 보내는 이른바 'la형'으로 분류돼 있습니다. 케플러 초신성의 잔해의 빠른 속도는 다른 은하의 초신성에서는 폭발 하루 뒤나 수주 내에만 광학 관측되던 것으로, 케플러 초신성의 일부 잔해는 폭발 이후 400여 년간 이를 둘러싼 물질과의 충돌로 속도가 거의 둔화하지 않았다는 의미하는 것으로 해석되었습니다.

 

찬드라 스펙트럼 자료상 15개 잔해 무리 중 8개는 지구 반대 방향으로 , 다른 2개는 지구를 향해 움직였지만 나머지 5개 무리가 움직이는 방향은 분명치 않은 것으로 나타났습니다. 

 

잔해 무리 중 가장 빠른 속도를 보인 4개는 밝은 X선 수평층에 위치한 채 같은 방향으로 움직였으며 규소 등과 같은 원소의 양이 비슷해 폭발한 백색왜성의 같은 층에서 나온 물질이라는 점을 시사합니다. 또 빠른 속도를 보인 무리 중 하나는 잔해의 오른쪽 "귀" 부위에 위치해 초신성 잔해의 3차원 형태가 균일한 구형이 아니라 타원형 쪽에 가깝습니다.

 

케플러 초신성의 잔해가 다른 은하에서 관측된 초신성보다 빠른 속도를 보이는 것은 명확하지 않고 있고 일부 과학자들은 케플러 초신성 잔해가 이례적으로 강력한 la형 초신성에서 나온 것이어서 빠른 속도를 보이는 것으로 추정하고 있지만 잔해를 둘러싼 주변 환경 자체가 덩어리가 져있고 밀도가 낮은 곳으로 터널이 만들어져 속도가 줄지 않고 퍼져나가고 있을 가능성도 있는 것으로 제시되고 있습니다.