ASASSN-15lh
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1. 개요
ASASSN-15lh는 2015년 6월에 발견된 초신성 후보로, 칠레의 ASAS-SN 프로젝트 망원경으로 처음 관측되었다. 듀 퐁 망원경, SALT, 스위프트 우주 망원경 등의 관측을 통해 초신성임이 확인되었으며, 중앙 천문학 전보과에서 SN 2015L이라는 명칭을 부여받았다. ASASSN-15lh는 매우 밝은 은하 내에 위치하며, iPTF13ajg보다 두 배나 밝은 초발광 초신성으로, 우리 은하보다 50배 이상 밝고 태양보다 5,700억 배 더 큰 에너지 흐름을 보였다. ASASSN-15lh의 폭발 메커니즘은 붕괴하는 니켈-56, 마그네타, 쿼크 노바, 조석 파괴 현상 등 다양한 가설로 설명하려 시도하고 있다.
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| ASASSN-15lh | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 모은하 | APMUKS(BJ) B215839.70−615403.9 |
| 적경 | RA 22h 2m 15.45s |
| 적위 | DEC -61° 39′ 34.64″ |
| 겉보기 등급 | 16.9 |
| 거리 | 1171 Mpc (38억 광년) |
| 사건 정보 | |
| 발생 시기 | 2015년 |
| 형태 | 극초신성 |
| 별자리 | 인도인자리 |
| 밝기 | 태양의 5700억 배 |
| 추정 질량 | 태양 질량의 1억 배 |
2. 발견
2015년 6월, 칠레에 위치한 ASAS-SN(All Sky Automated Survey for SuperNovae) 프로젝트의 망원경을 통해 ASASSN-15lh가 처음 관측되었다. 초기에 초신성 후보로 분류되었으나, 이후 추가 관측을 통해 초신성으로 확인되었다. 남아프리카 거대망원경(SALT)을 통해 적색편이를 측정하여 거리와 광도를 계산했으며, 스위프트 우주 망원경 등 다양한 관측 장비가 추가 관측에 참여했다. 2015년 7월 24일, 중앙 천문학 전보과(CBAT)로부터 SN 2015L이라는 공식 명칭을 부여받았다.[4][8][10]
최대 밝기에서 ASASSN-15lh는 이전에 관측된 가장 밝은 초발광 초신성인 iPTF13ajg보다 두 배나 밝았다.[11] 극초신성으로 알려진 초발광 초신성(SLSN)들은 상대적으로 작고 활발한 별형성 은하에서 발견되었던 반면, ASASSN-15lh는 크고 상대적으로 조용한 은하에 위치해 있어 이례적이었다.[12] 이러한 폭발은 일반적인 초신성보다 100배에서 1,000배 더 격렬하다.[5]
ASASSN-15lh에서 방출된 빛은 한 번 이온화된 산소(O II)와 마그네슘(Mg II) 때문에 발생한 약간 넓은 흡수선들을 보여주었으며, 수소와 헬륨은 검출되지 않았다.[8]
2. 1. 초기 관측
2015년 6월, 칠레에 있는 ASAS-SN의 쌍둥이 14 cm 구경 망원경 관측 중 초신성 후보가 처음 발견되어 ASASSN-15lh로 명명되었다.[10] 이 초신성은 사진에서 일시적인 광점으로 나타났으며, 다른 망원경을 통한 추가 관측으로 확인되었다.[10] 듀 퐁 망원경(칠레 소재, 2.5미터)에서 ASASSN-15lh의 스펙트럼을 제공했다.[10] 남아프리카 거대망원경으로 초신성의 적색편이를 측정하여 거리와 광도를 측정할 수 있었다.[8] 스위프트 우주 망원경도 여러 관측에 기여했다.[8] 2015년 7월 24일, 중앙 천문학 전보과(CBAT)에서 이 사건에 공식적으로 초신성 명칭 SN 2015L을 부여했다.[4]이후 2015년 5월 8일 이전의 사진에서도 ASASSN-15lh가 발견되었다. 이때 겉보기등급은 17.4 등급이었다.[8] 5월 8일부터 밝기가 증가하여 6월 5일에 최대 밝기(16.9 등급)에 도달했다. 이후 9월까지 밝기가 18.2 등급으로 감소했다.[8]
3. 특징
ASASSN-15lh는 최대 밝기에서 이전에 관측된 가장 밝은 초발광 초신성(SLSN)인 iPTF13ajg보다 두 배 밝았다.[11] 2015년 5월 8일 17.4등급에서 시작하여 6월 5일 최대 16.9등급까지 밝아졌으며, 이후 9월까지 18.2등급으로 어두워졌다.[8]
절대 등급은 u 밴드에서 -23.5등급이었고, 볼로미터 광도는 iPTF13ajg의 두 배였다. 가장 밝았을 때 태양보다 5,700억 배 더 큰 에너지 흐름을 보였으며, 우리 은하 전체보다 약 50배 더 밝았다. 처음 50일 동안 방출된 총 에너지는 1.1 × 1045 줄을 초과했다. 오하이오 주립 대학교의 크르지슈토프 스테넥은 "만약 이것이 우리 은하에 있었다면, 보름달보다 더 밝게 빛났을 것이고, 밤이 없을 것이며, 낮에도 쉽게 볼 수 있었을 것이다."라고 언급했다.
ASASSN-15lh의 스펙트럼은 비교적 특징이 없었으며, 수소 또는 헬륨 선이 없었지만, 이온화된 마그네슘 흡수 이중선이 검출되었고, 이는 0.2326의 적색편이를 확인하는 데 사용되었다.
최대 광도 시점에서의 ASASSN-15lh의 온도는 20,000 켈빈이었지만, 폭발 초기에 더 뜨거웠다. 최대 밝기 후 50일이 지나면서 온도는 11,000 켈빈으로 감소한 후 비교적 일정하게 유지되었다. 최대 밝기에서의 ASASSN-15lh의 반지름은 태양 반지름의 70,000배 이상이었다.
4. 모은하
ASASSN-15lh의 모은하는 APMUKS(BJ) B215839.70-615403.9이다.[8] 겉보기 등급은 18.5 등급이며 붉은색을 띤다.[8] 우리 은하보다 훨씬 크고 밝지만, 별 생성률은 낮다. 초신성 폭발 전까지 밝기는 일정하게 유지되었다.[8] 스펙트럼에서 가장 강한 부분은 근적외선 영역(약 1μm 파장)이다.[8]
5. 제시된 기작
ASASSN-15lh의 강력한 폭발에 대한 정확한 기작은 아직 불분명하며, 붕괴하는 초대량 니켈-56의 존재부터 마그네타의 증폭 효과에 이르기까지 다양한 추측이 제기되고 있다. 이 초신성이 상대적으로 조용한 은하에 있다는 특이한 위치는 과학자들이 그와 유사한 사건을 발견하고 관측하는 데 단서를 줄 수도 있다.[12] 마그네타 모델은 여러 제약으로 관측 자료를 "간신히" 설명할 수 있지만, 여전히 "ASASSN-15lh의 전례 없는 수준의 밝기에 대한 가장 그럴듯한 설명"으로 여겨진다.[15]
마그네타 대신 거대한 별의 죽음에 의해 초신성이 발생한 것이라면, 천문학자들은 "30 태양 질량 이상의 방사성 니켈의 점진적인 붕괴에 의해 발생하는, 희미해져 가는 잔광"을 탐지할 수 있어야 한다.[10] 그러나 관측 자료는 초신성이 수소가 부족하며,[3][10] 방사성 니켈-56만으로는 과거 관측된 수소 부족 초발광 초신성 폭발을 완전히 설명할 수 없음을 보여준다.[3]
일부 과학자들은 이 초신성 폭발이 기묘 쿼크별의 탄생을 알리는 것이라고 주장하기도 한다.[13] 또 다른 가능한 기작으로는 새로 탄생한 블랙홀에서 방출되는 제트가 있다.[14] 허블 우주 망원경 관측을 통해 초신성이 숙주 은하의 은하핵에 위치하여 그 밝기가 초대질량 블랙홀과의 상호작용에 의한 것이라는 시나리오가 제기될 수도 있지만, 가능성은 낮다.[15]
5. 1. 초발광 초신성 (SLSN)
ASASSN-15lh는 초발광 초신성(SLSN)으로 분류될 수 있지만, 기존 SLSN과는 다른 몇 가지 특징을 보인다. 스펙트럼이 다른 I형 SLSN과 일치하지 않고, 이전 SLSN들은 비교적 작은 활동적인 별 생성 은하에서 발견되었으며, 대형 은하의 중심부에서는 발견되지 않았다. 이중 피크 광도 곡선은 SLSN에서 예상되지 않으며, 총 에너지 방출량은 이론적 한계에 근접한다.이전까지 초발광 초신성(SLSN)을 일으킬 만한 것으로 알려지지 않은 유형의, 크고 상대적으로 조용한 은하에 위치해 있는 ASASSN-15lh와 달리, 극초신성으로 알려진, 예전에 관측된 SLSN들은 상대적으로 작고 "바쁜"(활발한) 별형성 은하에서 발견되어 왔다.[12] 이러한 폭발은 일반적인 초신성보다 100 배에서 1,000 배 격렬하다.[5]
초신성에서 방출된 빛은 한 번 이온화된 산소(O II)와 마그네슘(Mg II) 때문에 발생한 약간 넓은 흡수선들을 보여주었다. 수소와 헬륨은 검출되지 않았다.[8] 스펙트럼에서 수소와 헬륨 특징이 없다는 것은 수소와 헬륨이 모두 없는 천체에서 기원한 폭발을 시사하며, 이는 거대한 울프-레이에별과 같은 고도로 벗겨진 별을 의미할 것이다. 폭발의 에너지학은 거대한 별을 필요로 할 것이다.
5. 2. 마그네타
ASASSN-15lh의 강력한 폭발에 대한 정확한 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았지만, 몇 가지 가설이 제시되었다. 그 중 하나는 마그네타의 증폭 효과이다. 마그네타는 강력한 자기장을 가진 빠르게 회전하는 중성자별을 의미한다. 마그네타의 회전 에너지가 극 제트(polar jets)를 통해 주변 물질을 가열하여 폭발을 일으킨다는 것이다.[10][15] 그러나 마그네타 모델이 관측 자료를 "간신히" 설명할 수는 있지만, ASASSN-15lh의 상세한 특징을 완벽하게 재현하기는 어렵다.[10]5. 3. 쿼크 노바
ASASSN-15lh에 대한 특이한 설명 중 하나는 WO형 울프-레이에별에서 일어난 초신성 폭발 내의 쿼크 노바이다. 쿼크 노바는 초신성의 중성자별 잔해에 의해 생성되며, 울프-레이에별의 핵 붕괴 며칠 후에 발생한다. 이는 관측된 사건의 많은 특이한 특징을 재현할 수 있지만, 다소 추측에 가깝고 널리 받아들여지지는 않는다.5. 4. 조석 파괴 현상 (TDE)
초고량의 에너지를 생산하는 한 가지 알려진 방법은 초대질량 블랙홀에 의한 별과 같은 천체의 조석 파괴 현상(TDE)이다. ASASSN-15lh는 초대질량 블랙홀이 있을 가능성이 높은 거대 수동 은하의 핵에서 발생했다. ASASSN-15lh의 모은하에서 예상되는 질량의 블랙홀은 일반적으로 눈에 보이는 섬광 없이 별을 삼킬 것이다. 예상 질량의 블랙홀 주변에서 고광도 섬광을 생성하기 위한 조석 파괴 현상(TDE) 조건은 특이하지만, 빠르게 회전하는 Kerr 블랙홀은 사건 지평선 밖에서 태양과 비슷한 질량을 가진 별을 파괴하여 뜨거운 강착 원반과 밝은 과도 현상을 생성할 수 있다. 또한 온도 변화, 재밝기, 그리고 특이한 스펙트럼 진화를 설명할 수도 있다. 그러나 ASASSN-15lh의 스펙트럼에 수소 및/또는 헬륨 선이 없다는 것은 TDE 시나리오에 큰 문제를 제기한다.5. 5. 중력 렌즈 효과
매우 밝은 가시광선 천체는 지구와 더 가까운 곳에 있는 매우 거대한 천체에 의한 아주 먼 천체의 중력 렌즈 효과로 생성될 수 있다. 그러나, 이는 일반적으로 ASASSN-15lh보다 훨씬 더 먼 천체에서 발생하며, 렌즈 효과를 생성하기에 적합한 은하단을 나타내는 관측 결과는 없다.6. 원형별
ASASSN-15lh의 원형별은 무겁고 빠르게 회전하는 청색의 뜨거운 별이었으며,[15] 별이 폭발하기 얼마 전에 수소와 헬륨으로 이루어진 표면층을 방출한 것으로 보인다. 때문에 ASASSN-15lh에서는 그러한 원소들이 검출되지 않는다.[15] 원형 별은 울프-레이에 별이었을 것이다.[15]
참조
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웹사이트
Astronomers are baffled by a newly discovered cosmic explosion that shines 570 billion times brighter than the sun
http://www.businessi[...]
2016-01-14
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저널
The superluminous transient ASASSN-15lh as a tidal disruption event from a Kerr black hole
2016-12-12
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2015-07-12
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저널
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중앙 천문학 전보과
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Brightest-ever supernova still baffles astronomers
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Supernova Has Energy of Hundreds of Billions of Suns
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2016-01-15
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저널
ASASSN-15lh: A highly super-luminous supernova
2016-01-15
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We've found the brightest ever supernova but can't explain it
https://www.newscien[...]
2016-01-14
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Found: The Most Powerful Supernova Ever Seen
http://www.scientifi[...]
2016-01-14
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http://www.skyandtel[...]
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Astronomers spot brightest supernova in history
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2016-01-14
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저널
Most Luminous Supernova ASASSN-15lh: Signature of a Newborn Rapidly-Rotating Strange Quark Star
http://arxiv.org/abs[...]
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Explaining the most luminous supernovae with an inefficient jet-feedback mechanism
http://arxiv.org/abs[...]
2015-11-04
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Brightest supernova ever seen pushes theoretical models to the edge
http://www.astronomy[...]
2016-01-14
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