제임스웹 우주망원경이 바라본 초신성 1987A (SN 1987A)

제임스웹 우주망원경이 그 유명한 초신성 SN 1987A에 대한 관측을 시작했다. 
168,000 광년 거리의 대마젤란 은하 내에 자리잡고 있는 SN 1987A는 1987년 2월 처음 발견된 이래 
감마선에서 라디오파에 이르기까지 수많은 관측의 대상이 되어왔다. 

근적외선 카메라(Near-Infrared Camera, 이하 NIRCam)를 이용한 제임스웹 우주망원경 관측자료는
이 초신성 잔해가 어떤 모양으로 바뀌어가는지 알 수 있는 값진 정보를 제공해 줄 것이다. 

Credits: NASA, ESA, CSA, M. Matsuura (Cardiff University), R. Arendt (NASA’s Goddard Spaceflight Center & University of Maryland, Baltimore County), C. Fransson

사진 설명 : 제임스웹 우주망원경이 NIRCam으로 촬영한 SN 1987A의 모습
                  초신성에서 쏟아져나온 물질들이 중심에 열쇠구멍과 같은 모양을 만들고 있다. 
                  바로 양옆으로 희미한 초승달 형태의 구조가 보이는데

                  이 구조는 이번 사진에서 처음으로 드러난 부분이다. 
                  파란색은 1.5마이크론 파장(F150W)을, 청록색은 1.64 마이크론(F164N)과 2.0 마이크론 파장(F200W)을, 
                  노란색은 3.23 마이크론 파장F323N)을, 주황색은 4.05 마이크론 파장(F405N)을,

                  붉은 색은 4.44 마이크론 파장(F444W)을 담고 있다. 


초신성 중심부는 초신성 폭발로부터 쏟아져나온 가스덩어리와 먼지가 가득 채우고 있다. 
이곳의 먼지는 너무나 두꺼워서 제임스웹 우주망원경의 근적외선 장비로도 투과가 어려운 정도이다. 
이 두꺼운 먼지가 청록색의 열쇠 구멍 모양을 만들고 있다. 

 

이 열쇠구명을 밝은 점으로 이루어진 중앙 고리가 마치 허리띠처럼 감싸고 있다.
이 허리띠가 외곽으로 뻗어있는 희미한 고리와 연결되어 모래시계와 같은 형상을 만들고 있다. 

중앙 고리는 수만년 전 초신성 폭발이 발생했을 때 쏟아져나온 파편들로 이루어져 있다. 
이 고리에 박혀있는 밝은 점은 초신성의 충격파가 고리와 부딪히면서 만들어진 것이다. 

지금은 고리 바깥에서도 뿌옇게 복사되는 빛에 감싸인 점들이 보인다. 
이 점들 역시 초신성의 충격파가 외곽 물질과 충돌하면서 만들어진 것이다. 

이러한 구조는 이미 허블우주망원경과 스피처 우주망원경, 찬드라 X선 망원경 등 다양한 관측 장비에 의해 관측되어 왔다.

 

하지만 제임스웹 우주망원경이 가지고 있는 탁월한 해상도와 분해능은 이전 망원경들이 포착하지 못한 새로운 구조를 보여주었다. 작은 초승달 모양 구조가 바로 그것이다. 

 

이 초승달 모양 구조는 초신성 폭발의 충격파를 얻어맞고 있는 가스의 외곽층 중 일부일 것으로 추정된다. 
이 부분이 밝게 보이는 것은 3차원으로 퍼져나가는 물체를 바라보는 시점에 따른 광학적 현상인 

주연감광(limb brightening) 때문인 것으로 보인다. 
즉 우리가 바라보는 시점 때문에 이곳에 실제 있는 것보다 훨신 더 많은 물질이 몰려 있는 것처럼 보인다는 것이다. 

제임스웹 우주망원경이기 때문에 가능한 고해상도 역시 주목할만하다. 

제임스웹 우주망원경 이전에는 스피처 우주망원경이 적외선으로 이 초신성 전체를 관측한 바 있으며 
이를 통해 SN 1987A의 모습이 어떻게 변해가는지를 추적할 수 있었다. 
하지만 이번 제임스웹 우주망원경 관측은 당시보다 훨씬 더 선명하게, 훨씬 더 세부적인 모습을 보여준다. 

비록 SN 1987A 관측이 시작된 지 수십여 년이 흘렀지만 여전히 수수께끼가 남아 있다.
특히 초신성 폭발의 여파로 남게 되는 중성자 별 주위 환경이 이에 해당한다. 

스피처 우주망원경이 그랬던 것처럼 제임스웹 우주망원경 역시 이 초신성을 계속 관측할 것이다. 
제임스웹 우주망원경은 NIRSpec(근적외선 분광기,Near-Infrared Spectrograph)과 MIRI(중적외선 관측장비, Mid-Infrared Instrument)를 이용하여 새로운 고품질의 적외선 데이터를 수집할 것이고 
이를 통해 수수께끼의 초승달 구조에 대한 새로운 분석이 가능하게 될 것이다. 

또한 허블우주망원경 및 찬드라우주망원경을 비롯한 다른 관측 장비와의 협동관측을 통해 
이 전설적인 초신성의 과거와 미래에 대한 새로운 통찰을 제공하게 될 것이다. 

 

출처 : NASA 제임스웹 우주망원경 공식 사이트 2023년 8월 31일 뉴스

 

참고 : 초신성 1987A에 대한 기존 관측 실적
           ALMA를 비롯한 여러 망원경으로 촬영한 SN 1987A

          허블우주망원경 관측 데이터를 근거로 한 SN 1987A 분석