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근지구 초신성

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목차

1. 개요

근지구 초신성은 지구에서 가까운 거리에서 발생하는 초신성을 의미하며, 지구에 다양한 영향을 미칠 수 있다. 지구에서 10파섹 이내의 거리에서 초신성 폭발이 발생하면 감마선이 오존층을 파괴하고 생명체에 해로운 영향을 줄 수 있다. 과거에는 초신성 폭발이 오르도비스기-실루리아기 대량 멸종과 같은 사건의 원인이 되었을 수 있으며, 암석층에서 철-60과 같은 금속 동위원소의 흔적으로 이를 추정할 수 있다. 현재 베텔게우스와 같은 별들이 근지구 초신성의 유력한 후보로 거론되며, II형 초신성은 지구에서 8파섹 이내, Ia형 초신성은 3,300광년 이내에서 폭발할 경우 위험할 수 있다.

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근지구 초신성
개요
유형초신성
영향지구 생물권에 영향을 미침
상세 정보
근접 초신성지구 생물권에 영향을 줄 수 있을 만큼 가까운 초신성
거리 기준10 파섹 (33 광년) 이내 항성 폭발
잠재적 영향대량 멸종
오존층 고갈
전 지구적 화재
관측된 근접 초신성
지난 30만 년 간23개의 초신성이 지구에서 300 파섹 이내에서 폭발함
1.5 ~ 3백만 년 전궁수자리 방향에서 발생한 일련의 초신성 폭발
원인국부 은하군의 별 형성 지역의 항성 진화
잠재적 후보베텔게우스
안타레스
스피카
IC 3599
기타 정보
참고초신성 관측 역사

2. 지구에 끼치는 영향

평균적으로 지구에서 10파섹(약 32.6광년) 이내에서 초신성 폭발은 2억 4천만 년마다 한 번씩 발생한다. 초신성 폭발로 인한 감마선은 지구 대기 상층의 질소 분자를 질소 산화물로 바꾸어 오존층을 파괴하고, 지상의 생물들을 해로운 태양광 및 우주선에 노출시킨다.[6][7] 식물성 플랑크톤과 산호초 군락은 특히 큰 영향을 받아 해양 먹이 사슬의 근본이 심하게 고갈될 수 있다.[6][7]

2. 1. 과거의 사례

4억 4천만 년 전 오르도비스기-실루리아기 대량 멸종은 지구 근처 초신성 폭발의 결과로 보는 견해가 있다. 이 대량 멸종 때 해양 생물의 약 60%가 멸종했다.[22]

과거의 초신성은 암석층에서 금속 동위원소(주로 철-60) 형태로 지구에서 검출될 수 있다. 뮌헨 공과대학교 연구원들은 태평양 심해 암석에서 철-60 농축을 발견했다.[17][18][19] 이 철 동위원소는 지각 상위 2cm에서 발견되었으며, 이는 1340만 년 전부터 현재까지의 시간에 해당한다.[19] 연구진은 초신성이 지난 500만 년 이내에 발생했으며, 30파섹 미만에서 발생했을 것으로 추정했다. 다만, 이 정도 거리에서 초신성 폭발은 대량 멸종을 일으켰어야 하지만, 해당 기간에는 그런 일이 없었다.[20]

2019년, 뮌헨 연구팀은 20년이 넘지 않은 남극 표면 눈에서 국부성간운과 관련된 성간 먼지를 발견했다. 여기서 발견된 Fe-60은 최근 근지구 초신성 기원에 대한 명확한 증거이다.[21]

1998년에는 벨라 초신성 잔해 앞에서 RX J0852.0−4622라는 초신성 잔해가 발견되었다.[24] 티타늄-44(반감기 약 60년) 붕괴에서 발생하는 감마선이 발견되어,[25] 비교적 최근(서기 1200년경)에 폭발했음을 보여주지만, 역사적 기록은 없다. 일부 과학자들은 감마선 및 X선 플럭스를 통해 초신성 잔해가 200파섹(650–700 광년) 떨어져 있다고 주장한다.[26]

2. 2. 대한민국 역사서에 기록된 초신성

1006년에 발생한 SN 1006은 《고려사》 천문지에 기록되어 있다.[44] 1054년에 발생한 SN 1054는 《고려사》, 《고려사절요》, 《증보문헌비고》 등에 기록되어 있으며, 게 성운의 기원이 되었다.[44] 1572년에 발생한 SN 1572(튀코 초신성)는 《조선왕조실록》 선조수정실록에 상세히 기록되어 있으며, 튀코 브라헤가 관측한 것으로 유명하다. 1604년에 발생한 SN 1604(케플러 초신성)는 《조선왕조실록》 선조실록에 기록되어 있으며, 요하네스 케플러가 관측한 것으로 유명하다.

3. 유력한 후보

지구 근처에 있는 큰 질량의 초신성 후보들 중 몇몇 별들이 주목받고 있다. 대표적인 예로는 약 125~168.1광년 떨어진 적색 초거성인 베텔게우스가 있다. 베텔게우스는 II형 초신성으로 최후를 맞을 것으로 예상된다.[30]

Ia형 초신성은 백색 왜성의 폭발로 생기는 현상인데, 백색 왜성은 초거성에 비해 상대적으로 수가 많고 지구에서 관측하기가 어렵다. 따라서 이들의 폭발은 예측하기가 어렵고, 예기치 않은 항성계에서도 폭발이 일어날 수 있다. 가장 가까운 Ia형 초신성 후보는 페가수스자리 IK이다.[15]

300pc 이내 후보[3][4][5]
별칭거리
(pc)		질량
()		진화 단계
IK 페가시461.65/1.15백색 왜성
스피카8010.25/7.0청색 준거성
아크룩스9917.8주계열성
알파2 남십자성9915.52주계열성
제타 뱀주인자리11220주계열성
알파 늑대자리14110.1청색 거성
베텔게우스125–168.114–19적색 초거성
안타레스16912.4/10적색 초거성
파이 돛자리25011.7 ± 0.2[12]적색 초거성
리겔26418청색 초거성
S 뿔자리 A28229.1주계열성
S 뿔자리 B28221.3주계열성


4. 초신성 유형별 위험성

최근 연구에 따르면 II형 초신성 폭발이 지구 오존층을 절반 이상 감소시키기 위해서는 지구에서 26광년 이내에 있어야 한다는 결론이 나왔다. 이는 초신성 1987A의 경우를 대입시켜서 나온 것이다.[13] 이 정도 거리 내에서 초신성이 폭발할 확률은 1억 년에서 100억 년에 한 번 꼴이다.

반면, Ia형 초신성은 II형보다 더 위험한 존재가 될 수 있다. Ia형 초신성은 백색 왜성의 폭발로 생기는 현상인데, 백색 왜성은 초거성에 비해 상대적으로 수가 많고 지구에서 관측하기가 어렵다. 따라서 이들의 폭발은 예측하기가 곤란하며, 예기치 않은 항성계(恒星系)에서도 폭발이 일어날 수 있다. 일설에 따르면 3,300광년 내에 있는 Ia형 초신성은 지구에 피해를 줄 수 있다고 한다.[34] 이 경우 가장 가까운 후보는 페가수스자리 IK이다.[15]

5. 초신성 연구

초신성에서 무거운 원소 생성은 궁극적으로 지구상의 생화학적 생명체의 화학을 가능하게 했습니다.[16]

과거의 초신성은 암석층에서 금속 동위원소 서명의 형태로 지구에서 감지될 수 있습니다. 뮌헨 공과대학교 연구원들은 태평양 심해 암석에서 철-60의 농축을 보고했습니다.[17][18][19] 2019년, 뮌헨의 연구팀은 20년이 넘지 않은 남극 표면 눈에서 국부성간운과 관련된 성간 먼지를 발견했습니다. 이들은 고도로 민감한 가속기 질량 분석법으로 방사성 핵종 Fe-60 및 Mn-53을 측정하였으며, 여기서 Fe-60은 최근 근지구 초신성 기원에 대한 명확한 서명으로 나타났습니다.[21]

"위험할 정도로 가까운" 초신성 폭발로 인한 감마선 폭발은 10억 년당 두 번 이상 발생하며, 이는 오르도비스기-실루리아기 멸종 사건의 원인으로 제안되었습니다.[22] 이 멸종 사건은 지구 해양 생물의 거의 60%를 죽음에 이르게 했습니다. 또한, 천문학적 및 지질학적 시간 규모로 빠르게 연속적으로 발생한 죽어가는 거대 별 무리의 여러 초신성이 특히 데본기 말의 한겐베르크 사건을 비롯한 후기 데본기 멸종의 여러 펄스를 촉발한 원인으로 제안되었습니다.[23]

1998년에는 더 큰 벨라 초신성 잔해의 앞쪽에서(겉보기에는) RX J0852.0−4622라는 초신성 잔해가 발견되었습니다.[24] 티타늄-44 (반감기 약 60년)의 붕괴에서 발생하는 감마선이 독립적으로 발견되었으며,[25] 이는 비교적 최근(아마도 서기 1200년경)에 폭발했음을 보여주지만, 이에 대한 역사적 기록은 없습니다.

참조

[1] 논문 A Precise Proper Motion for the Crab Pulsar, and the Difficulty of Testing Spin-Kick Alignment for Young Neutron Stars 2008
[2] 웹사이트 What If History's Brightest Supernova Exploded In Earth's Backyard? https://www.theatlan[...] 2016-01-14
[3] 논문 Observation of 23 Supernovae That Exploded <300 pc from Earth during the past 300 kyr https://zenodo.org/r[...] 2014-07
[4] 논문 Presupernova Neutrinos: Directional Sensitivity and Prospects for Progenitor Identification 2020-08
[5] 웹사이트 Acrux http://stars.astro.i[...] 2024-09-16
[6] 논문 Could a nearby supernova explosion have caused a mass extinction?
[7] 논문 Effect of nearby supernova explosions on atmospheric ozone
[8] 뉴스 Did Supernovae Help Push Life to Become More Diverse? https://www.universe[...] 2023-03-22
[9] 논문 A persistent influence of supernovae on biodiversity over the Phanerozoic Wiley Online Library 2023-03-16
[10] 웹사이트 The Betelgeuse Supernova https://www.huffingt[...] Huffington Post 2017-12-06
[11] 논문 Colour evolution of Betelgeuse and Antares over two millennia, derived from historical records, as a new constraint on mass and age 2022-09-05
[12] 논문 A catalogue of young runaway Hipparcos stars within 3kpc from the Sun 2011-01-01
[13] 논문 Ozone Depletion from Nearby Supernovae 2003
[14] 논문 Frequency of nearby supernovae and climatic and biological catastrophes 1977
[15] 간행물 The Supernova Menace http://pdc-connectio[...] 2007-03
[16] 웹사이트 Triggering the Formation of the Solar System http://www.psrd.hawa[...] Planetary Science Research 2003-05-21
[17] 뉴스 Researchers Detect 'Near Miss' Supernova Explosion http://www.las.uiuc.[...] University of Illinois College of Liberal Arts and Sciences 2005
[18] 논문 "60Fe Anomaly in a Deep-Sea Manganese Crust and Implications for a Nearby Supernova Source" 2004
[19] 논문 On Deep-Ocean 60Fe as a Fossil of a Near-Earth Supernova 1999
[20] 문서 Fields & Ellis, p. 10
[21] 논문 Interstellar 60Fe in Antarctica
[22] 논문 Did a gamma-ray burst initiate the late Ordovician mass extinction? 2004
[23] 논문 Supernova triggers for end-Devonian extinctions 2020-08-18
[24] 논문 Discovery of a young nearby supernova remnant 1998
[25] 논문 Emission from 44Ti associated with a previously unknown Galactic supernova 1998
[26] 논문 Discovery of a young nearby supernova remnant http://user.astro.co[...] 1998
[27] 논문 A Precise Proper Motion for the Crab Pulsar, and the Difficulty of Testing Spin-Kick Alignment for Young Neutron Stars
[28] 논문 Could a nearby supernova explosion have caused a mass extinction? ARXIV
[29] 논문 Effect of nearby supernova explosions on atmospheric ozone 1976-09-30
[30] 웹사이트 Supernova Remnants and Neutron Stars https://chandra.harv[...] Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics 2005-08-02
[31] 논문 Ozone Depletion from Nearby Supernovae 2003-03-10
[32] 논문 Effect of nearby supernova explosions on atmospheric ozone https://www.nature.c[...]
[33] 논문 Frequency of nearby supernovae and climactic and biological catastrophes https://www.nature.c[...]
[34] 웹사이트 Will a Nearby Supernova Endanger Life on Earth? http://www.tass-surv[...] 2005-04-08
[35] 간행물 The Supernova Menace
[36] 웹사이트 Triggering the Formation of the Solar System http://www.psrd.hawa[...] Planetary Science Research 2003-05-21
[37] 뉴스 Researchers Detect 'Near Miss' Supernova Explosion http://www.las.uiuc.[...] University of Illinois College of Liberal Arts and Sciences 2007-02-01
[38] 논문 "60Fe Anomaly in a Deep-Sea Manganese Crust and Implications for a Nearby Supernova Source"
[39] 논문 On Deep-Ocean Fe-60 as a Fossil of a Near-Earth Supernova
[40] 간행물 Fields & Ellis, p. 10
[41] 논문 Did a gamma-ray burst initiate the late Ordovician mass extinction?
[42] 논문 Discovery of a young nearby supernova remnant 1998-11-12
[43] 논문 Emission from 44Ti associated with a previously unknown Galactic supernova
[44] 뉴스 Ancient supernovae found written into the Antarctic ice http://www.newscient[...] 2009-03-09


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