SN 1572
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1. 개요
SN 1572는 1572년 우리은하에서 발생한 초신성으로, 튀코 브라헤에 의해 상세히 관측되어 "튀코의 초신성"으로도 불린다. 명나라에서도 관측되었으며, 11월 16일경 최대 밝기 -4등급에 도달하여 금성에 필적하는 밝기를 보였다. SN 1572는 Ia형 초신성으로 분류되며, 백색 왜성과 일반 항성으로 이루어진 쌍성계에서 백색 왜성이 찬드라세카르 한계에 이르러 폭발한 것으로 추정된다. 현재 초신성 잔해는 관측 가능하며, 2008년 빛 에코 관측을 통해 Ia형 초신성임을 확인했다. SN 1572는 문학 작품에도 영향을 미쳤으며, 천문학 연구에 중요한 자료로 활용된다.
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| SN 1572 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 이름 | SN 1572 |
| 기타 명칭 | SN 1572A B Cas BD +63 39a HR 92 |
| 초신성 종류 | Ia형 초신성 |
| 잔해 형태 | 성운 |
| 위치 | 카시오페이아자리 |
| 은하 | 우리은하 |
| 은하 좌표 | G.120.1+1.4 |
| 적경 (J2000.0) | 0h 25m 21.5s |
| 적위 (J2000.0) | +64° 08′ 27″ |
| 겉보기 등급 | -4.0 |
| B-V 색지수 | ~1 |
| 거리 | 약 에서 사이 |
| 발견일 | 1572년 11월 |
| 이전 초신성 | SN 1181 |
| 다음 초신성 | SN 1604 |
| 물리적 특성 | |
| 스펙트럼 분류 | B8 |
| 확인되지 않은 정보 | |
| 역기점 | ? |
| 조상별 | 알려지지 않음 |
| 조상별 유형 | 알려지지 않음 |
2. 역사적 설명
1572년 카시오페이아자리에서 밝은 빛이 관측되었는데, 이는 새로운 별, 즉 초신성의 출현이었다. 이 초신성은 튀코 브라헤를 비롯하여 볼프강 슐러, 토머스 디거스, 존 디, 프란체스코 마우롤리코, 제로니모 무노즈, 타데아스 하예크, 바르톨로메우스 라이자허 등 유럽의 여러 천문학자들이 관측했다.[33][34][35] 명나라에서도 이 초신성을 관측하고 기록하였으며, 이는 황제 만력제에게 경고의 의미로 해석되었다.[37]
이 초신성은 금성에 필적할 정도로 밝았으며, 최대 밝기는 -4등급에 달했다.[38] 1574년 초까지 육안으로 관측 가능했다.[38]
SN 1572의 출현은 천문학 역사에서 매우 중요한 사건이었다. 이 사건은 더 정밀한 천문 관측 장비의 필요성을 인식하게 했고, 아리스토텔레스가 주장한 별 영역의 불변성이라는 도그마에 대한 도전이었다.
2. 1. 튀코 브라헤의 관측
티코 브라헤는 SN 1572를 가장 상세하게 관측하고 기록한 천문학자 중 한 명이다. 1572년 11월 11일, 그는 이 초신성이 목성보다 더 밝은 것을 확인했다.[38] 1572년 11월 16일 경에는 최대 밝기 -4.0 등급에 도달했는데, 이는 가장 밝을 때의 금성과 비슷하거나 더 밝은 것이었다.[7][1] 그는 자신의 저서 《드 노바 스텔라(De Nova stella)》에서 이 초신성에 대한 자신의 관측뿐만 아니라 다른 많은 관측자들의 관측과 분석도 함께 기록했다.[33] 이 책은 이 초신성에 대한 가장 중요한 기록 중 하나로 여겨진다.
튀코는 이 초신성의 위치 변화가 없음을 확인하고, 이는 지구 대기 현상이 아니라 우주 공간에서 일어난 사건임을 주장했다.[28] 이는 당시 우주가 불변하다는 아리스토텔레스의 우주관에 정면으로 도전하는 것이었다.
3. 초신성의 분류
초신성의 스펙트럼에 기초하여 I형 초신성과 Ⅱ형 초신성이 처음 정의된 직후, 이 초신성은 역사적인 광도 곡선에 기초하여 I형으로 분류되었다.[39] 초신성 잔해의 X-선 스펙트럼에 의하면 Ia 형인 것이 거의 확실하나, 2008년의 광 에코 검출에 의하여 정상 Ia 유형으로 최종 확인될 때까지는 정확한 분류가 계속 논란이 되었다.[40]
SN 1572는 원래 백색왜성과 일반적인 항성으로 이루어진 근접 쌍성계로, 백색왜성에 상대 별로부터 찬드라세카르 한계에 이를 때까지 물질(수소)이 강착되어 폭발한 Ia형이었다. 일반적으로 Ia형 초신성은 게성운을 형성한 SN 1054[29]와 같은 II형 초신성에서 보이는 전형적이고 뚜렷한 성운을 만들지 않는다.
4. 초신성 잔해
SN 1572의 폭발로 남은 초신성 잔해는 현재도 전파, 엑스선, 가시광선 등 다양한 파장에서 관측되고 있다. 1960년대에 팔로마 천문대 과학자들은 매우 희미한 성운 형태의 잔해를 발견했으며, 이후 국제 ROSAT 우주선의 망원경으로 촬영되었다.
이 초신성 잔해는 Ia형 폭발의 결과물로, 백색 왜성이 동반성으로부터 물질을 흡수하여 찬드라세카르 한계에 도달해 폭발하면서 생성되었다. SN 1054[29]와 같은 II형 초신성과 달리, Ia형 초신성은 뚜렷한 성운을 형성하지 않는 경향이 있다.
초신성 잔해는 대략 구형이며, 각 직경은 약 8분각이다. 잔해는 현재 약 9000km/s의 속도로 팽창하고 있지만, 최근 연구에서는 5000km/s 이하의 속도로 팽창한다는 결과도 나왔다.[19] 잔해까지의 거리는 2~5 kpc(약 6,500~16,300 광년)으로 추정되며, 최근 연구에서는 2.5~3kpc(약 8,000~9,800 광년)로 좁혀졌다.[9]
4. 1. 전파 관측
1952년 조드럴 뱅크 천문대에서 로버트 햄버리 브라운과 시릴 해저드가 158.5 MHz의 주파수로 SN 1572 잔해에서 방출되는 전파를 처음으로 감지했다.[42] 1957년에는 케임브리지 전파 망원경을 사용하여 잔해의 위치를 더 정확하게 측정했다.[43] 이 잔해는 제2 케임브리지 전파원 목록에서 "2C 34"로, 제3 케임브리지 전파원 목록에서 "3C 10"으로 잠정 확인되었다.[14]3C 10이 1572-1573년에 관측된 초신성의 잔해라는 점에는 논란의 여지가 없다. 민코프스키의 1964년 검토 논문에 따르면, 3C 10은 B Cas의 전파 잔해를 언급할 때 문헌에서 가장 일반적으로 사용되는 명칭이다.[15] 일부 저자는 은하 명칭 G120.7+2.1을 사용하기도 하고, 많은 저자는 튀코의 초신성 잔해로 부르기도 한다. 광학적 초신성 잔해가 발견되기 전에 전파 잔해가 먼저 보고되었기 때문에, 일부에서는 3C 10이라는 명칭을 가시광선을 포함한 모든 파장 영역에서의 잔해를 표기하는 데 사용한다.
4. 2. 엑스선 관측
우후루 엑스선 관측 위성은 4U 0022+63으로 명명된 엑스선 소스인 케페우스 X-1(Cep X-1)을 탐지했다.[45][16] 케페우스 X-1은 실제로 카시오페이아자리에 있는 튀코 초신성 잔해 SN 1572이다.[45][16]4. 3. 가시광선 관측
B Cas의 초신성 잔해는 1960년대에 팔로마 산 망원경을 사용한 과학자들에 의해 매우 희미한 성운으로 발견되었다.[40] 이후 국제 ROSAT 우주선의 망원경으로 촬영되었다. 이 초신성은 Ia형으로 확인되었으며, 여기서 백색 왜성은 동반성으로부터 물질을 흡수하여 찬드라세카르 한계에 접근하여 폭발한다. 이러한 유형의 초신성은 일반적으로 게 성운을 생성한 SN 1054와 같은 II형 초신성에서 더 전형적인 극적인 성운을 생성하지 않는다. 가스 껍질은 여전히 중심으로부터 약 9000km/s로 팽창하고 있다. 최근 연구에 따르면 팽창 속도가 5000km/s 미만이다.[19]
스바루 망원경을 이용한 빛 에코 관측을 통해 SN 1572의 스펙트럼이 Ia형 초신성의 특징을 보인다는 것이 확인되었다.[18]
5. 동반성
2004년 10월, 네이처는 태양과 유사한 G형 별인 티코 G의 발견을 보고했다.[48][20] 이 별은 백색왜성에 물질을 제공하여 SN 1572의 폭발을 일으킨 동반성으로 추정된다. 2005년 3월에 발표된 후속 연구에 따르면, 티코 G는 폭발 이전 주계열성 또는 준거성이었으나, 초신성 폭발로 인해 질량 일부를 잃고 외층이 가열되었다.[21]
티코 G의 빠른 속도는 이 별이 백색왜성의 동반성이었다는 강력한 증거로 제시되었는데, 초속 136km로 주변 별들보다 4배 이상 빠르게 움직이고 있었다. 그러나 최근 연구에서는 이 별이 중심에서 멀리 떨어져 있고, 동반성에서 예상되는 회전을 보이지 않는다는 점을 들어 이에 대한 이견을 제기했다.[49][21]
가이아 우주선의 두 번째 데이터 배포(DR2)에 따르면, 티코 G까지의 거리는 광년으로 계산되어 SN 1572의 가능한 거리 범위 하단에 위치하며, 이로 인해 계산된 속도는 136km/s에서 56km/s로 감소했다.
6. 문화적 영향
제임스 조이스의 소설 《율리시스》에서 스티븐 데달러스는 초신성의 출현을 젊은 윌리엄 셰익스피어와 연관시켰다. 1998년 11월 《스카이 & 텔레스코프》에 실린 글에서, 사우스웨스트 텍사스 주립 대학교의 도널드 올슨, 러셀 되셔 및 마릴린 올슨은 이 초신성이 셰익스피어의 《햄릿》 1막 1장에 묘사되었다고 주장했다.[50]
에드거 앨런 포의 시 "알 아라프"는 이 초신성에서 영감을 받았다.[23]
아서 C. 클라크의 1955년 단편 소설 "별"의 주인공은 이 초신성을 언급한다. 이는 프레데릭 폴의 풍자 과학 기사 "화성 별 관측자"의 주요 내용이며, 1962년 ''갤럭시 사이언스 픽션 매거진''에 처음 게재되었다.
닐 디그래스 타이슨은 2017년 저서 《분주한 이들을 위한 천체물리학》에서 1572년과 1604년 사건을 언급하며, 이 사건들이 천문학에 미친 영향을 강조했다.
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