초신성 폭발 모델 규명을 위한 새로운 관측 증거(NuSTAR) - 1

 

Image Credit: NASA/JPL-Caltech/CXC/SAO

 

NASA의 핵분광망원경배열(the Nuclear Spectroscopic Telescope Array, 이하 NuSTAR)덕분에 카시오페이아 A 가 어떻게 폭발하게 되었는지에 대한 의문이 풀리고 있다.

 

NuSTAR 가 촬영한 이 사진에는 방사성 물질로부터 분출되는 고에너지 X선이 파란색으로 나타나 있으며, 이전에 NASA의 찬드라 X선 망원경으로 촬영된, 비방사성 물질로부터 분출되는 저에너지 X선은 빨간색, 노란색, 초록색으로 나타나 있다.

 

이 장면은 초신성 폭발에 의해 쓸려나온 별의 잔해인  카시오페이아 A를 보다 완벽하게 보여주고 있는데 이 초신성 폭발의 빛은 350년전 지구에 도착하였으며 이 빛이 나타났을 때는 하늘에 갑자기 새로운 빛이 나타난 것처럼 보였을 것이다.

 

이 초신성폭발 잔해는 지구로부터 1만 1천광년 거리에 위치하고 있다.

 

NuSTAR는 카시오페이아 A 초신성 잔해에 존재하는 방사성 물질들을 자세하게 촬영할 수 있는 능력을 갖춘 최초의 망원경이다.
이미 이전에도 다른 망원경들을 통해 이 천체에서 방사능이 탐지된 바 있지만, NuSTAR는 방사능 지도를 만들어낼만큼 이 방사능의 위치를 정확하게 집어낼 수 있는 능력을 갖추고 있는 최초의 망원경인 것이다. 

 

거대 질량의 별이 폭발하면 이로부터 수많은 원소들이 만들어진다.
우리 몸의 피나 뼈를 구성하고 있는 비방사능 물질인 철이나 칼슘 그리고, 붕괴에 의해 고에너지 X선을 방출해내어 이번에 NuSTAR에 의해 관측된 티타늄-44와 같은 방사능 물질도 이로부터 만들어진다.

 

카시오페이아 A의 티타늄 44지도를 제작함으로써, 천문학자들은 이 별이 폭발하여 산산조각 나는 시점에 이 별의 핵에서 무슨 일이 일어났는지를 직접적으로 볼 수 있었다.
NuSTAR가 수집한 데이터들은 찬드라 우주망원경에 의해 관측된, 초신성 잔해의 중심으로부터 멀리 떨어져나간 충격파에 의해 가열된 철과 같은 원소들에 대한 이전 관측을 보충해 주고 있다.

 

사진에서 찬드라우주망원경이 수집한 빨간색, 노란색, 초록색 물질의 에너지 범위는 1~7keV 이다.
빨간색은 가열된 철을, 그리고 초록색은 가열된 실리콘과 마그네슘을 나타낸다.
노란색은 천문학자들이 연속복사방출(continuum emission)이라 부르는 것으로 이는 X선 에너지 대역을 표현하고 있다.
NuSTAR가 탐지한, 파란색으로 보이는 티타늄 44의 에너지 범위는 68~78keV 이다.

 

NuSTAR는 어떻게 별들이 폭발하는지에 대한 수수께끼를 풀어내는데 초점을 맞추고 있다.
초신성 폭발의 직접적인 단서가 되는 티탸늄이 중심부분에 몰려있다는 사실은 "약한 비대칭(mild asymmetries)"으로 언급되는 이론을 지지해주고 있다.
이 시나리에 의하면 초신성 중심에는 출렁이는 물질들이 존재하고 충격파에 의해 물질들이 활기를 되찾으면서 별의 외곽 표피층이 뿜어져 나가게 된다.

출처 : NASA 제트추진연구소(JPL, Jet Propulsion Laboratory) Photo Journal
          http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA17838

 

참고 : 
초신성 폭발 모델 규명을 위한 새로운 관측 증거(NuSTAR) - 1 : 현재글
초신성 폭발 모델 규명을 위한 새로운 관측 증거(NuSTAR) - 2
초신성 폭발 모델 규명을 위한 새로운 관측 증거(NuSTAR) - 3
초신성 폭발 모델 규명을 위한 새로운 관측 증거(NuSTAR) - 4
초신성 폭발 모델 규명을 위한 새로운 관측 증거(NuSTAR) - 5
초신성 폭발 모델 규명을 위한 새로운 관측 증거(NuSTAR) - 6
초신성 폭발 모델 규명을 위한 새로운 관측 증거(NuSTAR) - 7
초신성 폭발 모델 규명을 위한 새로운 관측 증거(NuSTAR) - 8

참고 : 카시오페이아 A를 비롯한 초신성에 대한 각종 포스팅은 하기 링크 INDEX를 통해 확인할 수 있습니다.
        https://big-crunch.tistory.com/12346989

 

원문>

PIA17838: Untangling the Remains of Cassiopeia A

Original Caption Released with Image:

The mystery of how Cassiopeia A exploded is unraveling thanks to new data from NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array, or NuSTAR. In this image, NuSTAR data, which show high-energy X-rays from radioactive material, are colored blue. Lower-energy X-rays from non-radioactive material, imaged previously with NASA's Chandra X-ray Observatory, are shown in red, yellow and green.

The new view shows a more complete picture of Cassiopeia A, the remains of a star that blew up in a supernova event whose light reached Earth about 350 years ago, when it could have appeared to observers as a star that suddenly brightened. The remnant is located 11,000 light-years away from Earth.

NuSTAR is the first telescope capable of taking detailed pictures of the radioactive material in the Cassiopeia A supernova remnant. While other telescopes have detected radioactivity in these objects before, NuSTAR is the first capable of pinpointing the location of the radioactivity, creating maps. When massive star explode, they create many elements: non-radioactive ones like iron and calcium found in your blood and bones; and radioactive elements like titanium-44, the decay of which sends out high-energy X-ray light that NuSTAR can see.

By mapping titanium-44 in Cassiopeia A, astronomers get a direct look at what happened in the core of the star when it was blasted to smithereens. These NuSTAR data complement previous observations made by Chandra, which show elements, such as iron, that were heated by shock waves farther out from the remnant's center.

In this image, the red, yellow and green data were collected by Chandra at energies ranging from 1 to 7 kiloelectron volts (keV). The red color shows heated iron, and green represents heated silicon and magnesium. The yellow is what astronomers call continuum emission, and represents a range of X-ray energies.

The titanium-44, shown in blue, was detected by NuSTAR at energies ranging between 68 and 78 keV.

The NuSTAR observations point to a possible solution to the puzzle of how stars detonate. The fact that the titanium -- which is a direct tracer of the supernova blast -- is concentrated in clumps at the core supports a theory referred to as "mild asymmetries." In this scenario, material sloshes about at the heart of the supernova, reinvigorating a shock wave and allowing it to blow out the star's outer layers.

NuSTAR is a Small Explorer mission led by the California Institute of Technology in Pasadena and managed by NASA's Jet Propulsion Laboratory, also in Pasadena, for NASA's Science Mission Directorate in Washington. The spacecraft was built by Orbital Sciences Corporation, Dulles, Va. Its instrument was built by a consortium including Caltech; JPL; the University of California, Berkeley; Columbia University, N.Y.; NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.; the Danish Technical University in Denmark; Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, Calif.; ATK Aerospace Systems, Goleta, Calif., and with support from the Italian Space Agency (ASI) Science Data Center, Rome, Italy.

NuSTAR's mission operations center is at UC Berkeley, with ASI providing its equatorial ground station located at Malindi, Kenya. The mission's outreach program is based at Sonoma State University, Rohnert Park, Calif. NASA's Explorer Program is managed by Goddard. JPL is managed by Caltech for NASA.

For more information, visit http://www.nasa.gov/nustar and http://www.nustar.caltech.edu/.

Image Credit: NASA/JPL-Caltech/CXC/SAO
Image Addition Date: 2014-02-19