(보이지 않는) 별에 도달

초신성(은하 전체처럼 밝은 별의 폭발)은 아주 옛날부터 우리를 매료시켜 왔습니다. 하지만 천체물리학자들이 설명할 수 있는 것보다 수소가 부족한 초신성이 더 많습니다. 이제 오스트리아 과학 기술 연구소(ISTA)의 새로운 조교수가 사라진 전구체 별 집단을 식별하는 데 중추적인 역할을 했습니다. 결과는 현재 출판되었습니다. 과학관련 교수들이 수년 전 하급 과학자로서 나누었던 대화로 돌아가십시오.

일부 별은 단순히 소멸되는 것이 아니라 전체 은하계보다 더 빛날 수 있는 별의 폭발로 폭발합니다. 초신성이라고 불리는 이러한 우주 현상은 빛, 원소, 에너지 및 방사선을 우주로 퍼뜨리고 은하계 충격파를 보내 가스 구름을 압축하고 새로운 별을 생성할 수 있습니다. 즉, 초신성은 우리 우주를 형성합니다. 그중에서도 거대한 별이 폭발하면서 발생하는 수소가 부족한 초신성은 오랫동안 천체물리학자들을 당황하게 했습니다. 그 이유는 과학자들이 전구체 별에 손가락을 대지 못했기 때문입니다. 마치 이 초신성이 갑자기 나타난 것 같습니다.

ISTA 조교수인 Ylva Götberg는 “현재 모델이 설명할 수 있는 것보다 더 많은 수소가 부족한 초신성이 있습니다. 이 경로에서 성숙한 별을 감지할 수 없거나 모든 모델을 수정해야 합니다”라고 말합니다. 그녀는 캐나다 토론토 대학교 던랩 천문학 및 천체물리학 연구소의 부교수인 Maria Drout와 함께 이 연구를 개척했습니다. “단일 별은 일반적으로 수소가 풍부한 초신성으로 폭발합니다. 수소가 부족하다는 것은 전구체 별이 수소가 풍부한 두꺼운 껍질을 잃어버렸음에 틀림없다는 것을 나타냅니다. 이것은 쌍성 동반자 별에 의한 껍질 벗겨짐을 통해 모든 무거운 별의 1/3에서 자연적으로 발생합니다. “라고 괴트베르그는 말합니다. 이제 Götberg와 Drout는 이론 모델링과 관측 분야의 전문 분야를 결합하여 사라진 별을 찾아냈습니다. 그들의 탐구는 성공적이었습니다. 그들은 마침내 큰 지식 격차를 메우고 수소가 부족한 초신성의 기원을 밝히는 최초의 별 인구를 기록했습니다.

바이너리 별 및 봉투 제거

Götberg와 Drout가 찾는 별은 쌍성계로 얽혀 있는 쌍으로 이동합니다. 일부 쌍성계는 우리 지구인에게 잘 알려져 있습니다. 여기에는 밤하늘에서 가장 밝은 별인 시리우스 A와 그 희미한 동반성 시리우스 B가 포함됩니다. 시리우스 쌍성계는 지구에서 불과 8.6광년 떨어져 있습니다. 우주적으로 말하면. 이것은 우리 밤하늘에서 관찰된 시리우스 A의 밝기를 설명합니다.

천체 물리학자들은 사라진 별들이 처음에는 거대한 쌍성계에서 형성되었을 것으로 예상하고 있습니다. 쌍성계에서 별들은 더 무거운 별의 두껍고 수소가 풍부한 외피가 팽창할 때까지 서로 주위를 공전합니다. 결국 팽창하는 외피는 자신의 핵보다 동반성에 대한 더 강한 중력을 경험하게 됩니다. 이로 인해 질량 이동이 시작되고 결국 수소가 풍부한 외피 전체가 벗겨져 태양 표면보다 10배 이상 더 뜨거운 뜨겁고 조밀한 헬륨 핵이 노출됩니다. 이것이 바로 Götberg와 Drout가 찾고 있는 별 유형입니다. “쌍성 상호 작용을 통해 제거된 중간 질량 헬륨 별은 천체 물리학에서 중요한 역할을 할 것으로 예측됩니다. 그러나 지금까지 관찰되지 않았습니다.”라고 Götberg는 말합니다. 실제로 알려진 헬륨별 등급 사이에는 중요한 질량 차이가 있습니다. 질량이 더 큰 볼프-레이에(WR) 별의 질량은 태양의 10배 이상이며, 질량이 작은 준왜성은 태양의 질량의 절반 정도입니다. . 그러나 모델에서는 스트리핑 이후 수소가 부족한 초신성의 전구체가 태양질량의 2~8배 사이에 있을 것으로 예측했습니다.

건초더미 속의 바늘만이 아니다

Götberg와 Drout의 연구 이전에는 예상 질량과 구성 기준을 충족하는 별 하나만이 발견되어 “Quasi-WR”(또는 “Almost Wolf-Rayet”)이라고 불렸습니다. “그러나 이 경로를 따르는 별들은 수명이 너무 길어서 많은 별들이 관측 가능한 우주 전체에 흩어져 있어야 합니다”라고 Götberg는 말합니다. 과학자들은 단순히 그것을 “보지” 않았습니까? 따라서 Götberg와 Drout는 상호 보완적인 전문 지식을 활용했습니다. UV 측광법과 광학 분광학의 도움으로 그들은 중간 질량 헬륨 별에 대한 기대와 일치하는 25개의 별 집단을 식별했습니다. 별들은 잘 연구된 이웃 은하인 대마젤란운과 소마젤란운에 위치하고 있습니다. “우리는 이 별들이 단일 별의 일생 중 가장 푸른 단계인 항성 탄생선보다 더 푸르다는 것을 보여주었습니다. 단일 별은 스펙트럼의 더 붉은 영역을 향해 진화함으로써 성숙해집니다. 별은 외부 층이 제거되는 경우에만 반대 방향으로 이동합니다. 쌍성 상호작용에서는 흔하고 단일 거대 별에서는 드물 것으로 예상되는 현상입니다.”라고 Götberg는 설명합니다.

그런 다음 과학자들은 광학 분광학을 사용하여 후보 별의 인구를 확인했습니다. 그들은 별이 이온화된 헬륨의 강력한 스펙트럼 특성을 가지고 있음을 보여주었습니다. “강하게 이온화된 헬륨선은 우리에게 두 가지 중요한 사실을 알려줍니다. 첫째, 별의 가장 바깥쪽 층이 헬륨으로 이루어져 있다는 사실을 확인하고, 둘째, 표면이 매우 뜨겁다는 사실을 확인합니다. 이는 노출된 조밀한 헬륨 상태로 남겨진 별에서 일어나는 일입니다. -스트리핑 후 코어가 풍부합니다.”라고 Götberg는 말합니다. 그러나 쌍성계의 두 별 모두 관측된 스펙트럼에 기여합니다. 따라서 이 기술을 통해 연구자들은 어떤 별이 스펙트럼에 가장 많이 기여했는지에 따라 후보 모집단을 분류할 수 있었습니다. “이 연구를 통해 우리는 수소가 부족한 초신성의 조상으로 예상되는 중간 질량의 벗겨진 헬륨 별의 누락된 개체군을 찾을 수 있었습니다. 이 별들은 항상 거기에 있었고 아마도 더 많은 것이 있을 것입니다. 우리는 단순히 방법을 찾아야 합니다. 그것들을 찾으려고요.”라고 Götberg는 말합니다. “우리의 작업은 첫 번째 시도 중 하나일 수 있지만 다른 방법도 가능해야 합니다.”

컨퍼런스에 참석하는 대학원생부터 그룹 리더까지

이 프로젝트의 배경 아이디어는 Götberg가 Drout와 함께 대학원 과정에 참석한 컨퍼런스에서 발표한 이후의 토론에서 촉발되었습니다. 두 과학자는 당시 스타를 추구하는 초기 경력 연구원이었으며 이제 해당 분야의 그룹 리더입니다. Götberg는 NASA 허블 박사후 연구원으로 캘리포니아 주 패서디나에 있는 카네기 천문대에서 연구를 마친 후 9월에 ISTA에 합류했습니다. ISTA에서 Götberg는 점점 늘어나는 천체 물리학 분야의 젊은 그룹 리더 대열에 합류하여 별의 쌍성 상호 작용 연구에 초점을 맞춘 자신의 그룹을 이끌고 있습니다.

Maria R. Drout(캐나다 토론토 대학교 던랩 천문학 및 천체 물리학 연구소)와 Ylva Götberg(오스트리아 과학 기술 연구소, ISTA)가 이끄는 이 작업은 카네기 과학 연구소의 관측소와 공동으로 수행되었습니다. (미국 패서디나), 막스 플랑크 천체 물리학 연구소(독일 가르칭) 등이 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/12/231215015439.htm