초광도 초신성의 기묘한 점멸은 마그네타 탄생의 증거라는 연구 결과가 나왔다. 마그네타는 고속 자전하는 중성자별의 일종으로 일반 중성자별에 비해 최대 1000배나 강력한 자기장을 가졌다.
미국 캘리포니아대학교 등이 참여한 국제 연구팀은 13일 조사 보고서를 내고 일반에 비해 10배나 밝은 초신성 SN 2024afav가 마그네타 탄생의 전조일 가능성을 제기했다. 이번 성과는 이달 11일 자 국제 학술지 네이처(Nature)에 먼저 소개됐다.
지구에서 약 10억 광년 떨어진 초신성 SN 2024afav를 장기 조사한 연구팀은 빛이 주기적으로 밝아졌다 어두워지는 패턴을 포착했다. 연구팀은 이 특이한 깜박임이 폭발한 항성의 중심에서 탄생한 마그네타가 주변 시공간을 왜곡하며 발생했다고 추측했다.
조사를 주도한 조셉 파라 박사는 “우주에서 가장 밝은 폭발 중 하나인 초광도 초신성을 오래 빛나게 하는 에너지원이 탄생 직후의 마그네타일 가능성을 관측을 통해 입증한 첫 사례”라고 소개했다.
태양의 수십 배 질량을 가진 별이 수명을 다할 때 대폭발을 일으키는 현상을 초신성이라고 한다. 일반적인 폭발의 10배에서 100배에 달하는 엄청난 밝기를 내고, 수개월 이상 계속 빛나는 드문 현상을 초광도 초신성이라고 부른다.
초광도 초신성의 정체를 둘러싼 논쟁은 학계에서 제법 오래됐다. 그 해결의 실마리가 된 것은 2010년 캘리포니아대학교 연구팀이 제시한 마그네타 엔진 이론(Magnetar powered model)이다.
조셉 파라 박사는 “마그네타는 거대한 별이 수명을 다하고 초신성이 된 뒤 남는 중성자성의 일종으로, 그 자기장 강도는 지구의 수조 배에서 천조 배”라며 “마그네타 엔진 이론은 갓 탄생한 마그네타의 강력한 자전 에너지가 거대한 자기장을 통해 폭발로 흩어진 주변 가스에 유입되는 현상”이라고 설명했다.
이어 “이 과정을 통해 폭발의 잔해가 내부에서 강하게 가열되고, 일반적인 초신성을 훨씬 뛰어넘는 빛을 만들어낸다”며 “다만 가열원인 마그네타는 폭발로 날아간 두꺼운 가스층 깊숙이 숨어, 그 탄생 현장을 직접 확인하는 것은 불가능하다고 여겨졌다”고 덧붙였다.
연구팀은 초신성 SN 2024afav가 폭발 후 약 50일이 지나 밝기가 감소하는 과정에서 빛이 일정한 리듬으로 밝아졌다 어두워지는 현상을 4회 확인했다. 깜박임의 간격이 점점 짧아지는 데 주목한 연구팀은 폭발의 중심에서 갓 탄생한 마그네타가 급속히 회전하며 주변 시공간을 왜곡한다고 추측했다.
빛의 신호를 분석한 연구팀은 초신성의 중심에 자리한 마그네타의 지름이 약 16㎞로 작지만 엄청난 속도로 회전하는 사실을 알아냈다. 이처럼 고밀도에 회전이 빠른 물체는 주변 시공을 소용돌이처럼 끌고 다니고, 스트로보 효과로 중심부의 빛이 격렬하게 깜박이는 것처럼 보였다는 게 연구팀의 결론이다.
조셉 파라 박사는 “분석된 자기장의 세기와 자전 주기는 전형적인 마그네타의 특징을 보여줬다”며 “지금까지는 폭발 후 수십 년이 지나서야 마그네타가 확인되곤 했지만, 이번 관측은 마그네타 엔진 이론을 입증한 귀중한 사례”라고 자평했다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
