초신성 폭발 모델 규명을 위한 새로운 관측 증거(NuSTAR) - 8

 

Image Credit: NASA/JPL-Caltech/CXC/SAO/SkyWorks Digital/Christian Ott

 

무거운 별들은 어떻게 강력한 폭발로 부풀어 오르는 '초신성 폭발 잔해의 수수께끼'를 만들어내는 것일까?

이론가들은 초신성 폭발시 무슨 일이 벌어지는가를 재연하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 만들어왔지만, 어떤 모델이 정확한지는 여전히 명확하지 않다.

 

그러나 지금 NASA의 핵분광망원경배열(Nuclear Spectroscopic Telescope Array, 이하 NuSTAR)로부터 취득된 카시오페이아 초신성 잔해의 중심부에 대한 새로운 관측 자료는 과학자들로 하여금 실제 증거를 가지고 이 모델들을 테스트할 수 있게 해주고 있다.  
 

이 그래픽 사진은 어떻게 별이 폭발하여 뿔뿔이 흩어지게 되는지를 묘사하는 두 개의 자주 다뤄지는 모델을 표현하고 있다.

 

이 모델은 서로 다른 폭발 기재를 지목하고 있다.

 

제트 추동 모델(jet-driven model)은 왼쪽에 묘사되어 있는데 이것은 제트가 폭발을 추동한다는 모델이다.
반면 약한 비대칭(mild asymmetries)으로 언급되는 모델에서는 별 중심의 물질들이 출렁이고 있고, 이 출렁임이 충격파에 에너지를 공급하고 있다고 한다.
캘리포니아 기술연구소의 크리스찬 오트가 제작한 3D컴퓨터 시뮬레이션으로 묘사된 출렁임 시나리오가 오른쪽에 표현되어 있다.

 

하단 왼쪽에 있는 사진은 이전에 찬드라 X선 망원경으로 취득한 데이터이다.
찬드라 X선 망원경은 카시오페이아 A의 잔해로서 가열된 실리콘과 마그네슘을 탐지하였다.

이 사진에서는 가열된 물질 속에 제트의 흔적을 볼 수 있다.
그러나 이 데이터 자체로는 두 개 초신성 폭발 모델을 구분하기에 충분하지 않다.
왜냐하면 실리콘과 마그네슘은 초신성을 둘러싸고 있는 물질들에 의해서도 영향을 받을 수 있으며, 따라서 폭발에서 무슨 일이 일어났는지를 직접적으로 추적할만한 단서가 되지 못하기 때문이다.

 

그러나 NuSTAR의 방사능 티타늄 관측은 폭발의 깊숙한 곳을 탐지해냈으며 우리로 하여금 초신성의 내장을 들여다볼 수 있게 해주었다.
이것이야말로 별이 산산이 부서져 나가던 바로 그 때,  폭발의 중심에서 무슨일이 벌어졌는지를 알 수 있는 직접적인 단서가 된다.

이 티타늄 지도는 출렁임 모델(또는 약한 비대칭모델)이 좀 더 타당성이 있으며 제트 추동 모델은 적합하지 않다는 것을 말해주고 있다.

 

이번 관측은 초신성의 폭발이 출렁임 효과로부터 촉발된다는 가설을 지지하는 첫번째 관측 증거인 것이다.

 

출처 : NASA 제트추진연구소(JPL, Jet Propulsion Laboratory) Photo Journal
          http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA17846

 

 

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

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

 

 

원문>

PIA17846: NuSTAR Data Point to Sloshing Supernovas

Original Caption Released with Image:

How massive stars blow up in powerful explosions called supernovas remains a mystery. Theorists have come up with computer simulations to try to recreate what happens, but it's not clear which model is correct. Now, new observations from NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array of the heart of the Cassiopeia supernova remnant are allowing researchers to test those models with real evidence.

The images at the top of the graphic represent two popular models describing how stars blast apart. The models point to different triggers of the explosion. In jet-driven models, illustrated with an artist's concept shown at left, jets propel the blast wave. In models referred to as having mild asymmetries, material at the core of the star sloshes around, and this sloshing helps energize the shock wave. The graphic representing the sloshing scenario is from a 3-D computer simulation created by Christian Ott and his colleagues at the California Institute of Technology, Pasadena, Calif.

The bottom panel shows previous data from NASA's Chandra X-ray Observatory at left. Chandra sees silicon and magnesium in the Cas A remnant that have been heated up. In looking at the picture, one sees imprints of jets in the heated material. These data alone aren't enough to distinguish between the two supernova explosion models because the silicon and magnesium can be influenced by the material surrounding the supernova, and are not direct tracers of what happened in the explosion. The radioactive titanium observed by NuSTAR, on the other hand, was created deep in the explosion and allows us to see into the guts of the supernova. It is a direct tracer of what happened in the core of the explosion when the star shattered to pieces.

The titanium map looks more like the sloshing, or mild asymmetries, model -- and not the jet-driven model. This is the first observational evidence suggesting that the trigger for supernova explosions comes from a sloshing effect.

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/SkyWorks Digital/Christian Ott
Image Addition Date: 2014-02-19