2015. 3. 25. 23:13ㆍ3. 천문뉴스/유럽남부천문대(ESO)
표 1> 1670년 유명한 천문학자 헤벨리우스(Hevelius)에 의해 기록된 새별의 위치를 붉은 색 원으로 표시한 이 표는 영국 왕립사회회보에서 발간한 것이다.
APEX와 다른 망원경들을 활용하여 수행된 새로운 관측을 통해 유럽의 천문학자들이 본 것이 사실은 새별이 아니라 이보다 훨씬 드물게 발생하는 별들간의 충돌이라는 파괴적인 유형에 해당하는 것임이 밝혀졌다.
1670년 당시의 첫번째 폭발은 육안으로도 충분히 볼 수 있을만큼 장대한 것이었지만 이로부터 남겨진 물질들은 너무나 희미해서 340년 이상에 걸쳐 그 수수께끼가 풀리기 전까지 서브밀리미터 파장의 망원경을 이용한 매우 주의깊은 분석이 필요했다.
별들 간의 충돌이 17세기 목격된 수수께끼 별폭발을 설명하다.
유럽의 천문학자들이 1670년 목격한 것은 새별이 아니라 이보다 훨씬 희귀한 별들간의 충돌에 의해 야기된 현상임을 APEX와 다른 망원경들을 통한 새로운 관측 결과 밝혀냈다.
첫 폭발이 일어났을 때 이 현상은 육안으로도 충분히 볼 수 있을만큼 밝았지만 현재 남겨진 잔해는 너무나 희미해서 340년이 지난 지금 이 수수께끼를 풀어내는데는 서브밀리미터 망원경을 이용한 주의깊은 관측이 필요했다.
이번 연구 결과는 2015년 3월 23일 네이처지 온라인판을 통해 발표되었다.
달지도의 아버지인 헤벨리우스와 카시니를 포함한 17세기 위대한 천문학자들 몇몇은 1670년 발생한 새별의 모습을 주의깊게 묘사한 기록을 남겼다.
헤벨리우스는 이 별을 백조 머리 아래 새별로 기술했는데, 현대 천문학자들은 이를 여우자리 새별 1670(Nova Vulpeculae 1670)으로 부르고 있다. [1]
역사적으로 기술되어 있는 새별들은 매우 드물고 따라서 이 별들은 오늘날 천문학자들에게 매우 흥미를 끄는 별들이기도 하다.
여우자리 새별 1670은 가장 오래된 기록을 가진 새별이면서 재발견이 이루어졌을 때는 가장 희미한 새별이었다는 두 가지 기록을 가지고 있다.
이번 논문의 주저자인 ESO 및 독일 막스 플랑크 전파 천문학 연구소 토마스 카민스키(Tomasz Kamiński )의 설명은 다음과 같다.
"오랫동안 이 별은 새별로 생각되어 왔습니다만 연구가 계속될수록 이 별은 일반적인 새별 또는 또다른 유형의 폭발하는 별은 아닌 것으로 보였습니다."
여우자리 새별 1670이 맨 처음 나타났을 때 이 별은 육안으로도 쉽게 찾아볼 수 있었으며 향후 2년에 걸쳐 다양한 밝기를 보여 주었다.
그런다음 완전히 사라지기 전에 두 차례 사라졌다가 다시 나타나기를 반복했다.
비록 문서화는 잘 되었지만 당시의 대담한 천문학자들에게는 명백한 새별의 특이한 행동에서 나타나는 수수께끼를 푸는데 필요한 장비가 부족했다.
20세기들어 천문학자들은 대부분의 새별들이 가까운 거리에 위치한 짝별들간의 갑작스러운 폭발적 행동양상에 의해 설명될 수 있음을 이해하게 되었다.
그러나 여우자리 새별 1670은 이러한 모델에 전혀 들어맞지 않았고 따라서 여전히 미스테리로 남아 있었다.
망원경 성능의 지속적인 향상에도 불구하고 이 사건은 오랫동안 그 흔적을 찾을 수 없을 것으로 여겨져왔으며 이는 1980년대에 연구팀이 이 사건에 의해 남겨진 별이 위치할 것으로 추정되는 지역을 둘러싼 희미한 별구름을 발견할 때까지 계속 되었다.
이러한 관측들을 통해 1670년에 연출된 광경과 관련이 있는 단편적인 정보들이 모색되었지만 연구팀은 결국 3백여년전 유럽의 하늘에서 여러 사람들이 목격한 이 사건의 진정한 이유를 찾아내는데 실패했다.
토마스 카민스키의 설명은 다음과 같다.
"우리는 이 지역을 서브밀리미터와 라디오파장으로 탐사하게 되었습니다.
그리고 어떤 잔해의 주변을 발견하게 되었는데, 이 잔해는 매우 독특한 화학적 조성을 가진 분자들이 가득 들어찬 차가운 가스 속에 잠겨 있는 상태였죠."
연구팀은 APEX 뿐 아니라 서브밀리미터 배열과 에펠스베르그 전파망원경을 이용하여 화학성분과 가스내의 서로 다른 동위원소 비율을 얻어냈다.
이 자료들을 함께 활용하여 이 지역을 구성하는 물질들에 대한 매우 상세한 자료를 만들었는데 이 자료는 이 지역의 물질들이 어디로부터 연유한 것일지를 평가할 수 있게 해주었다.
연구팀이 발견한 것은 차가운 물질들의 질량이 새별의 폭발로부터 만들어지기에는 너무나 크다는 것이었고, 게다가 여우자리 새별 1670 주위에서 연구팀이 측정한 동위원소의 비율은 새별에서 기대되는 수치와는 너무나 다르다는 것이었다.
그렇다면 이 별이 새별이 아니라면 과연 무엇이란 말인가?
그 답은 두 개의 별이 어마어마한 충돌사건을 일으켰다는 것이다.
새별보다도 훨씬 밝지만, 초신성보다는 덜 밝은, 붉은 새별(red transient)이라 불리는 별을 만들어내는 그런 충돌이 있었던 것이다.
사진1> 이 사진은 1670년에 목격된 새로운 별이 남긴 잔해를 보여주고 있다.
이 사진은 제미니 망원경이 촬영한 가시광선(파란색)과 SMA로부터 취득한 먼지를 표현하는 서브밀리미터 분포도(노란색) 그리고 APEX와 SMA로부터 취득한 분자 복사의 최종적인 분포도(붉은색)를 합성한 것이다.
1670년 유럽의 천문학자들이 본 것은 새별 현상이 아니라 이보다 훨씬 희귀한 별들의 충돌 현상이었다.
별이 또 다른 별과 충돌에 의해 폭발하는 사건은 대단히 드물게 발생하는 것으로 이 때 별의 안쪽으로부터 우주공간으로 쏟아져나온 물질들은 분자들과 먼지들이 풍부한 차가운 환경 속에 파묻힌 희미한 잔해 뒤에 남게된다.
이것이 새롭게 규명된 별폭발의 유형으로서 여우자리 새별 1670에서 보이는 현상에 거의 정확하게 들어맞는다.
이번 논문의 공동저자인 막스플랑크 전파 천문학 연구소의 칼 멘텐(Karl Menten)은 이런 종류의 발견이야말로 최고로 흥미로운 기대밖의 사건이라고 소감을 밝혔다.
표2> 이 별지도상에 포함되어 있는 대부분의 별들은 청명하고 어두운 밤하늘에서라면 육안으로도 볼 수 있는 별들이다.
이 표에는 미리내 북쪽 지역의 장대한 별자리인 백조자리 가까이에 자리잡고 있는 작은 별자리인 여우자리가 담겨있다.
폭발하는 별, 여우자리 새별 1670의 위치가 붉은 원으로 표시되어 있다.
사진2> 이 광대역 사진은 역사적인 폭발별인 여우자리 새별 1670이 자리잡고 있는 지역과 그 주변의 모습을 보여주고 있다.
이 새별로 인해 남겨진 잔해가 사진 중앙에 대단히 희미하게 보인다.
각주
[1] 이 별은 백조자리 경계를 살짝 벗어나 현대 별자리인 여우자리 경계 내에 위치하고 있다.
이 별은 또한 Vul 1670 새별 또는 여우자리 CK별(CK Vulpeculae)로 언급되곤 하며 변광성으로 분류되고 있다.
출처 : 유럽 남반구 천문대(European Southern Observatory) Press Release 2015년 3월 23일자
http://www.eso.org/public/news/eso1511/
참고 : 여우자리 새별 1670을 비롯한 각종 별들에 대한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
https://big-crunch.tistory.com/12346972
원문>
eso1511 — Science Release
Colliding Stars Explain Enigmatic Seventeenth Century Explosion
APEX observations help unravel mystery of Nova Vulpeculae 1670
23 March 2015
New observations made with APEX and other telescopes reveal that the star that European astronomers saw appear in the sky in 1670 was not a nova, but a much rarer, violent breed of stellar collision. It was spectacular enough to be easily seen with the naked eye during its first outburst, but the traces it left were so faint that very careful analysis using submillimetre telescopes was needed before the mystery could finally be unravelled more than 340 years later. The results appear online in the journal Nature on 23 March 2015.
Some of seventeenth century’s greatest astronomers, including Hevelius — the father of lunar cartography — and Cassini, carefully documented the appearance of a new star in the skies in 1670. Hevelius described it as nova sub capite Cygni — a new star below the head of the Swan — but astronomers now know it by the name Nova Vulpeculae 1670 [1]. Historical accounts of novae are rare and of great interest to modern astronomers. Nova Vul 1670 is claimed to be both the oldest recorded nova and the faintest nova when later recovered.
The lead author of the new study, Tomasz Kamiński (ESO and the Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Germany) explains: “For many years this object was thought to be a nova, but the more it was studied the less it looked like an ordinary nova — or indeed any other kind of exploding star.”
When it first appeared, Nova Vul 1670 was easily visible with the naked eye and varied in brightness over the course of two years. It then disappeared and reappeared twice before vanishing for good. Although well documented for its time, the intrepid astronomers of the day lacked the equipment needed to solve the riddle of the apparent nova’s peculiar performance.
During the twentieth century, astronomers came to understand that most novae could be explained by the runaway explosive behaviour of close binary stars. But Nova Vul 1670 did not fit this model well at all and remained a mystery.
Even with ever-increasing telescopic power, the event was believed for a long time to have left no trace, and it was not until the 1980s that a team of astronomers detected a faint nebula surrounding the suspected location of what was left of the star. While these observations offered a tantalising link to the sighting of 1670, they failed to shed any new light on the true nature of the event witnessed over the skies of Europe over three hundred years ago.
Tomasz Kamiński continues the story: “We have now probed the area with submillimetre and radio wavelengths. We have found that the surroundings of the remnant are bathed in a cool gas rich in molecules, with a very unusual chemical composition.”
As well as APEX, the team also used the Submillimeter Array (SMA) and the Effelsberg radio telescope to discover the chemical composition and measure the ratios of different isotopes in the gas. Together, this created an extremely detailed account of the makeup of the area, which allowed an evaluation of where this material might have come from.
What the team discovered was that the mass of the cool material was too great to be the product of a nova explosion, and in addition the isotope ratios the team measured around Nova Vul 1670 were different to those expected from a nova. But if it wasn’t a nova, then what was it?
The answer is a spectacular collision between two stars, more brilliant than a nova, but less so than a supernova, which produces something called a red transient. These are a very rare events in which stars explode due to a merger with another star, spewing material from the stellar interiors into space, eventually leaving behind only a faint remnant embedded in a cool environment, rich in molecules and dust. This newly recognised class of eruptive stars fits the profile of Nova Vul 1670 almost exactly.
Co-author Karl Menten (Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Germany) concludes: “This kind of discovery is the most fun: something that is completely unexpected!”
Notes
[1] This object lies within the boundaries of the modern constellation of Vulpecula (The Fox), just across the border from Cygnus (The Swan). It is also often referred to as Nova Vul 1670 and CK Vulpeculae, its designation as a variable star.
More information
This research was presented in a paper entitled “Nuclear ashes and outflow in the oldest known eruptive star Nova Vul 1670” by T. Kamiński et al., to appear online in the journal Nature on 23 March 2015.
The team is composed of Tomasz Kamiński (ESO, Santiago, Chile; Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Germany [MPIfR]), Karl M. Menten (MPIfR), Romuald Tylenda (N. Copernicus Astronomical Center, Toruń, Poland), Marcin Hajduk (N. Copernicus Astronomical Center), Nimesh A. Patel (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA) and Alexander Kraus (MPIfR).
APEX is a collaboration between the Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), the onsala Space Observatory (OSO) and ESO. Operation of APEX at Chajnantor is entrusted to ESO.
ESO is the foremost intergovernmental astronomy organisation in Europe and the world’s most productive ground-based astronomical observatory by far. It is supported by 16 countries: Austria, Belgium, Brazil, the Czech Republic, Denmark, France, Finland, Germany, Italy, the Netherlands, Poland, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom, along with the host state of Chile. ESO carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities enabling astronomers to make important scientific discoveries. ESO also plays a leading role in promoting and organising cooperation in astronomical research. ESO operates three unique world-class observing sites in Chile: La Silla, Paranal and Chajnantor. At Paranal, ESO operates the Very Large Telescope, the world’s most advanced visible-light astronomical observatory and two survey telescopes. VISTA works in the infrared and is the world’s largest survey telescope and the VLT Survey Telescope is the largest telescope designed to exclusively survey the skies in visible light. ESO is a major partner in ALMA, the largest astronomical project in existence. And on Cerro Armazones, close to Paranal, ESO is building the 39-metre European Extremely Large Telescope, the E-ELT, which will become “the world’s biggest eye on the sky”.
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Contacts
Tomasz Kamiński
ESO / Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Santiago / Bonn, Chile / Germany
Tel: +56 02 2463 3277
Email: tkaminsk@eso.org
Karl Menten
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Tel: +49 228 525 297
Email: kmenten@mpifr-bonn.mpg.de
Romuald Tylenda
Nicolaus Copernicus Astronomical Centre
Toruń, Poland
Tel: +48 56 6219319 ext. 11
Cell: +48 600 286 131
Email: tylenda@ncac.torun.pl
Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
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