미국 연구진이 일반 초신성보다 10배 이상 밝은 '초고광도 초신성' 폭발 과정에서 강력한 자기장을 가진 특이 천체 '마그네타'가 형성된다는 첫 직접 증거를 발견했다.
12일(현지시간) 과학 전문매체 IFL사이언스에 따르면 캘리포니아대 샌타바버라(UC 샌타바버라)와 라스 쿰브레스 천문대 소속 조셉 파라 연구원팀은 초신성 'SN 2024afav'를 관측하던 중 이 같은 사실을 확인했다. 이번 발견은 2010년 제기된 이론을 14년 만에 입증한 성과다.
초고광도 초신성은 태양 질량의 약 25배에 달하는 거대 항성이 폭발하며 생기는 현상으로 21세기에 들어서야 발견됐다. 이 초신성들은 이론적 모델이 예측하는 것보다 훨씬 더 오랫동안 밝게 빛나는 특징을 보여 천문학계의 오랜 수수께끼로 남아있었다.
이에 2010년 이론 천체물리학자 댄 케이슨과 스탠포드 우슬리 등은 초신성 중심부에서 형성된 마그네타가 추가적인 에너지원 역할을 해 빛이 오래 지속될 것이라는 가설을 제기했다. 마그네타는 일반 중성자별보다 100배에서 1000배 강한 자기장을 가진 천체다.
연구팀은 초신성 'SN 2024afav'의 빛에서 독특한 요동 신호인 '처프(chirp)'를 포착했다. 연구진은 이 신호가 마그네타 형성의 직접적인 증거라고 설명했다. 초신성 폭발 시 새로 생성된 마그네타의 강력한 중력으로 인해 주변 물질 일부가 원반 형태로 빨려 들어가는데, 마그네타의 자전축과 원반이 뒤틀리면서 일반 상대성 이론에 따라 특정한 빛의 신호인 처프를 방출한다는 것이다.
논문의 공동 저자인 알렉스 필리펜코 UC 버클리 교수는 "초고광도 초신성 중심부에서 마그네타가 실제로 형성된다는 사실이 입증되지 않았었는데 조셉의 논문이 그것을 보여줬다"며 "이는 마그네타 형성에 대한 결정적 증거"라고 강조했다.
이론을 처음 제시했던 댄 케이슨은 "수년간 마그네타 아이디어는 마치 이론가의 마술처럼 느껴졌다"면서 "이번에 발견된 처프 신호는 엔진이 커튼을 걷고 실제로 존재함을 드러낸 것과 같다"고 평가했다.
이번 연구가 모든 초고광도 초신성이 마그네타에 의해 구동된다고 단정하는 것은 아니지만, 상당수가 이 메커니즘을 따를 가능성을 시사한다. 연구를 이끈 파라 연구원은 "이것은 내가 참여한 일 중 가장 흥미로운 일"이라며 발견의 중요성을 전했다.