2018. 4. 13. 15:06ㆍ3. 천문뉴스/유럽남부천문대(ESO)
사진 1> 지상과 우주에 위치한 여러 망원경들의 협업을 통해 만들어진 이 멋진 사진은 우리의 이웃은하인 소마젤란은하 속, 복잡하게 얽히 가스상다발 사이에 숨겨진 희미한 대상을 찾아가는 과정을 말해주고 있다.
붉은 빛의 배경데이터는 허블우주망원경이 촬영한 것으로 1E 0102.2-7219 라는 초신성잔해를 형성하고 있는 가스다발들이 초록색으로 드러나있다.
어두운 중심부를 거느린 붉은색 고리는 ESO 초거대망원경에 탑재된 MUSE로부터 취득한 데이터이며 파란색 및 보라색 화상은 찬드라X선망원경이 촬영한 것이다.
붉은색 고리 속의 한가운데 있는 파란색 점은 약한 자기장을 가지고 있는 고립된 중성자별로서 미리내 바깥 외부은하에서는 처음으로 발견되었다.
ESO 초거대망원경과 여러 망원경이 촬영하여 발표한 사진에는 우리의 이웃은하인 소마젤란 은하을 빼곡히 채우고 있는 별들과 불타오르는 가스구름이 담겨 있다.
천문학자들은 이 사진에서 초신성 폭발 이후 2천 년이 지나 남겨진 가스먼지다발 사이에 파묻힌 희미한 죽은 별을 식별해냈다.
MUSE는 이 별이 파묻힌 위치를 찾아냈으며 찬드라 X선 망원경은 이 별이 고립된 중성자별이라는 사실을 알아냈다.
지상과 우주에 위치한 여러 망원경[1]들의 협업을 통해 만들어낸 이 멋진 사진은 20만 광년 거리에 위치하는 소마젤란 은하 속, 복잡하게 얽히 가스다발 속에 숨겨진 희미한 대상을 찾아가는 과정을 말해주고 있다.
ESO 초거대망원경에 탑재된 MUSE가 획득한 데이터를 이용하여 1E 0102.2-7219로 불리는 구조 속에 인상적인 가스고리가 모습을 드러냈다.
서서히 팽창하고 있는 이 고리는 초신성 폭발이후 남겨진, 빠르게 움직이는 수많은 가스와 먼지 다발 속에 묻혀 있었다.
칠레의 ESO 연구원인 프레데릭 보그트(Frederic Vogt)가 이끄는 연구팀은 미리내가 아닌 외부 은하에서 외따로 고립되어 있는 낮은 자기장 수준의 중성자별을 찾아낼 수 있었다.
연구팀은 이 고리의 한가운데 X선을 뿜어내는 천체가 있다는 사실에 주목했다.
이 천체는 예전부터 주목을 받아온 천체였으며 p1으로 등재되어 있었다.
하지만 X선을 뿜어내는 이 천체가 정확히 무엇인지는 여전히 수수께끼로 남아 있었다.
특히 p1이 정말 이 잔해 속에 있는 것인지 아니면 그 뒤편에 자리잡고 있는 것인지도 불분명했다.
연구팀은 네온과 산소가 포함되어 있는 가스고리가 p1을 완벽하게 감싸고 있다는 사실에 주목하였다.
그 일치 양상이 대단히 훌륭했기 때문에 연구팀은 p1이 초신성 폭발잔해 안쪽에 자리잡고 있다는 사실을 알 수 있었다.
이렇게 그 위치를 특정하게 되자, 연구팀은 찬드라X선망원경을 이용하여 이 천체를 관측하였고 이 천체가 낮은 자기장을 가지고 있는 외따로 고립된 중성자별임에 틀림없다는 결론을 내렸다.
프레데릭 보그트는 어떤 대상을 찾을 때, 우주가 문자그대로 대상에 동그라미를 쳐주어도 관측은 훨씬 더 어려워질 수밖에 없다고 말했다.
무거운 별이 초신성으로 폭발할 때 초신성 폭발잔해라고 알려진, 뜨거운 가스와 먼지가 뒤죽박죽 뒤섞인 잔해들이 남게 된다.
이 복잡한 구조들은 별이 벼려낸 무거운 원소들을 우주공간에 재분배하는데 핵심적인 작용을 하며 이렇게 우주공간으로 되돌려진 무거운 원소들로부터 새로운 별과 행성들이 탄생한다.
대개 지름은 10킬로미터 정도 밖에 안되지만 무게는 태양보다도 훨씬 무거운, 낮은 자기장을 가진 고립된 중성자 별은 우주공간 어디에나 많이 존재하는 별일 것으로 추정되고 있다.
그러나 이들은 오직 X선에서만 복사를 방출하기 때문에 찾아내기가 쉽지는 않다.[2]
고립된 중성자별로 판명된 p1을 가시광선으로 관측이 가능하리라는 사실은 특별히 흥미를 불러일으키고 있다.
이번 논문의 공동저자인 칠레 ESO 연구원 리츠 바틀레트(Liz Bartlett)의 소감은 다음과 같다.
"이 천체는 외부 은하에서는 처음으로 발견된 중성자별로서 이러한 발견을 가능하게 하는 도구로서 MUSE의 가능성을 보여주고 있습니다.
우리는 이번 발견사례가 이들 대단히 찾기 어려운 별의 잔해를 찾고 연구할 수 있는 새로운 장을 열어젖힌 것이라고 생각합니다."
사진 2> 사진 중앙 근처에 파란색으로 1E 0102.2-7219라는 초신성 잔해가 보인다. 이 잔해는 가스다발들로 만들어진 것이다.
하인즈 1956(Henize 1956)으로도 알려져 있는 거대한 별생성구역 N 76의 일부가 하단 우측에 초록색과 분홍색으로 보인다.
사진 3> 가스다발로 만들어진 초신성잔해 1E 0102.2-7219가 파란색으로 보인다.
반면 붉은색 고리는 MUSE가 획득한 데이터로서 이 고리는 불타오르는 네온과 산소로 만들어진 것이다.
그리고 한가운데 X선을 복사하는 천체가 자리잡고 있는데 이 천체가 약한 자기장을 동반한 고립중성자별로서 미리내가 아닌 외부은하에서는 처음으로 발견된 것이다.
사진 4> 사진에서 초신성잔해 1E 0102.2-7219 의 모습이 드라마틱하게 보인다.
그러나 여기에 MUSE 데이터를 추가하자 잔해의 한복판 바로 아래에서 약한자기장을 가지고 있는 고립중성자별이 푸른색 점으로 그 모습을 드러냈다.
이 중성자별은 미리내 너머 외부은하에서는 처음으로 발견된 것이다.
사진 5> DSS2의 일환으로 촬영된 이 광대역 사진에는 소마젤란은하가 담겨 있다.
사진 한가운데에는 별생성구역 NGC 346이 자리잡고 있다.
각주
[1] 이 사진을 만들기 위해 ESO 초거대망원경에 탑재된 MUSE 데이터와 함께 허블우주망원경과 찬드라X선망원경의 데이터가 사용되었다.
[2] 강력한 자기장을 방출해내는 중성자 별은 펄서라고 부른다.
이들은 라디오파나 다른 파장에서도 강력한 복사를 방출하기 때문에 훨씬 찾기가 수월하다.
그러나 이와같은 중성자별은 전체 중성자별의 일부에 지나지 않는 것으로 추정되고 있다.
출처 : 유럽남부천문대(European Southern Observatory) Photo Release 2018년 4월 5일자
http://www.eso.org/public/news/eso1810/
참고 : 1E 0102.2-7219를 비롯한 각종 초신성 및 초신성 잔해에 대한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
https://big-crunch.tistory.com/12346989
원문>
eso1810 — Photo Release
Dead Star Circled by Light
MUSE data points to isolated neutron star beyond our galaxy
5 April 2018
New images from ESO’s Very Large Telescope in Chile and other telescopes reveal a rich landscape of stars and glowing clouds of gas in one of our closest neighbouring galaxies, the Small Magellanic Cloud. The pictures have allowed astronomers to identify an elusive stellar corpse buried among filaments of gas left behind by a 2000-year-old supernova explosion. The MUSE instrument was used to establish where this elusive object is hiding, and existing Chandra X-ray Observatory data confirmed its identity as an isolated neutron star.
Spectacular new pictures, created from images from both ground- and space-based telescopes [1], tell the story of the hunt for an elusive missing object hidden amid a complex tangle of gaseous filaments in the Small Magellanic Cloud, about 200 000 light-years from Earth.
New data from the MUSE instrument on ESO’s Very Large Telescope in Chile has revealed a remarkable ring of gas in a system called 1E 0102.2-7219, expanding slowly within the depths of numerous other fast-moving filaments of gas and dust left behind after a supernova explosion. This discovery allowed a team led by Frédéric Vogt, an ESO Fellow in Chile, to track down the first ever isolated neutron star with low magnetic field located beyond our own Milky Way galaxy.
The team noticed that the ring was centred on an X-ray source that had been noted years before and designated p1. The nature of this source had remained a mystery. In particular, it was not clear whether p1 actually lies inside the remnant or behind it. It was only when the ring of gas — which includes both neon and oxygen — was observed with MUSE that the science team noticed it perfectly circled p1. The coincidence was too great, and they realised that p1 must lie within the supernova remnant itself. once p1’s location was known, the team used existing X-ray observations of this target from the Chandra X-ray Observatory to determine that it must be an isolated neutron star, with a low magnetic field.
In the words of Frédéric Vogt: “If you look for a point source, it doesn’t get much better than when the Universe quite literally draws a circle around it to show you where to look.”
When massive stars explode as supernovae, they leave behind a curdled web of hot gas and dust, known as a supernova remnant. These turbulent structures are key to the redistribution of the heavier elements — which are cooked up by massive stars as they live and die — into the interstellar medium, where they eventually form new stars and planets.
Typically barely ten kilometres across, yet weighing more than our Sun, isolated neutron stars with low magnetic fields are thought to be abundant across the Universe, but they are very hard to find because they only shine at X-ray wavelengths [2]. The fact that the confirmation of p1 as an isolated neutron star was enabled by optical observations is thus particularly exciting.
Co-author Liz Bartlett, another ESO Fellow in Chile, sums up this discovery: “This is the first object of its kind to be confirmed beyond the Milky Way, made possible using MUSE as a guidance tool. We think that this could open up new channels of discovery and study for these elusive stellar remains.”
Notes
[1] The image combines data from the MUSE instrument on ESO’s Very Large Telescope in Chile and the orbiting the NASA/ESA Hubble Space Telescope and NASA Chandra X-Ray Observatory.
[2] Highly-magnetic spinning neutron stars are called pulsars. They emit strongly at radio and other wavelengths and are easier to find, but they are only a small fraction of all the neutron stars predicted to exist.
More information
This research was presented in a paper entitled “Identification of the central compact object in the young supernova remnant 1E 0102.2-7219”, by Frédéric P. A. Vogt et al., in the journal Nature Astronomy.
The team is composed of Frédéric P. A. Vogt (ESO, Santiago, Chile & ESO Fellow), Elizabeth S. Bartlett (ESO, Santiago, Chile & ESO Fellow), Ivo R. Seitenzahl (University of New South Wales Canberra, Australia), Michael A. Dopita (Australian National University, Canberra, Australia), Parviz Ghavamian (Towson University, Baltimore, Maryland, USA), Ashley J. Ruiter (University of New South Wales Canberra & ARC Centre of Excellence for All-sky Astrophysics, Australia) and Jason P. Terry (University of Georgia, Athens, USA).
ESO is the foremost intergovernmental astronomy organisation in Europe and the world’s most productive ground-based astronomical observatory by far. It has 15 Member States: Austria, Belgium, 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 and with Australia as a strategic partner. 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 and its world-leading Very Large Telescope Interferometer as well as two survey telescopes, VISTA working in the infrared and the visible-light VLT Survey Telescope. ESO is also a major partner in two facilities on Chajnantor, APEX and ALMA, the largest astronomical project in existence. And on Cerro Armazones, close to Paranal, ESO is building the 39-metre Extremely Large Telescope, the ELT, which will become “the world’s biggest eye on the sky”.
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Frédéric P. A. Vogt
ESO Fellow
Santiago, Chile
Email: fvogt@eso.org
Elizabeth S. Bartlett
ESO Fellow
Santiago, Chile
Email: ebartlet@eso.org
Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Cell: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org
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