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美 연구팀 "16년 감마선 관측 성과…두 별이 각각 폭발해 남긴 흔적 첫 관측"
(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 우리은하(Milky Way)에서 가장 유명한 초신성 잔해 가운데 하나인 '해파리성운'(IC 443)이 사실 혼자가 아니라 함께 태어난 동반 별이 시차를 두고 초신성 폭발을 일으킨 흔적일 수 있다는 연구 결과가 나왔다.
해파리성운(IC 443) 영역의 복합 다파장 이미지(IC 443에서 방출되는 X선 신호는 제거)에 페르미 광역 망원경(Fermi Large Area Telescope)이 탐지한 1 GeV 이상의 감마선 방출을 중첩한 모습. [NASA Goddard Space Flight Center and M. Michailidis et al. 2026; orange, brown: radio, ESA/Planck and MWISP; yellow: optical, DSS; red: infrared, NASA/WISE; violet: ultraviolet, NASA/Swift; teal: X-rays, SRG/eROSITA; magenta: gamma rays, NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration 제공. 재판매 및 DB 금지]
미국 스탠퍼드대 밀티아디스 미하일리디스 박사팀은 22일 과학 저널 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에서 IC 443 인근 초신성 잔해(G189.6+3.3) 관측 자료를 종합 분석한 결과, 쌍성계를 이루던 두 별이 시차를 두고 각각 초신성 폭발을 일으킨 흔적일 가능성이 매우 큰 것으로 나타났다고 밝혔다.
연구팀은 이 발견이 거대질량 쌍성계가 어떻게 진화해 각각 초신성 폭발을 일으키는지 이해하는 데 중요한 단서를 제공하며 우주선(cosmic ray)과 고에너지 중성미자 생성 과정을 밝히는 연구에서도 새로운 관측 대상이 될 것이라고 말했다.
초신성 잔해는 무거운 별이 초신성 폭발로 생을 마친 뒤 남긴 가스와 먼지구름이다. 지금까지 우리은하에서 약 300개의 초신성 잔해가 확인됐지만, 서로 어떤 관계를 갖는지는 주변 천체가 복잡하게 얽혀 있는 경우가 많아 밝히기 어려웠다.
연구팀은 특히 쌍성계에서 함께 태어난 두 별이 각각 초신성 폭발을 일으켜 두 개의 초신성 잔해를 남긴 사례는 지금까지 확인된 적이 없었다고 지적했다.
이들은 미 항공우주국(NASA) 페르미 감마선 우주망원경의 페르미 대면적 망원경(Fermi-LAT)이 2008년부터 2024년까지 16년 동안 IC 443 주변 영역을 관측한 자료를 분석하고, 독일 eROSITA의 엑스선 관측과 광학·적외선·전파 관측 자료를 함께 비교했다.
가시광선, 적외선, 전파, 자외선, 엑스선을 결합해 만든 해파리성운(IC 443 ) 영역의 복합 다파장 영상. 삽입 그림은 자외선과 가시광선에서 모두 관측되는 필라멘트로, IC 443 너머까지 이어져 초신성 잔해 G189.6+3.3의 북쪽 경계를 나타낸다. [NASA Goddard Space Flight Center and M. Michailidis et al. 2026; orange, brown: radio, ESA/Planck and MWISP; yellow: optical, DSS; red: infrared, NASA/WISE; violet: ultraviolet, NASA/Swift; teal: X-rays, SRG/eROSITA 제공. 재판매 및 DB 금지]
그 결과 지금까지 IC 443의 매우 강한 감마선 방출에 가려져 있던 초신성 잔해 'G189.6+3.3'에서 독립적인 감마선 방출원이 처음으로 확인됐다.
연구팀은 G189.6+3.3과 IC 443이 모두 약 5천900광년(약 1.8 kpc) 거리에서 같은 분자구름과 상호작용하고 있고, 실제 공간에서도 매우 가까이 있으며 지구에서 거리도 거의 같다는 사실을 확인했다.
또 G189.6+3.3을 만든 별은 IC 443을 만든 별보다 약 2만~10만 년 먼저 초신성 폭발을 일으킨 것으로 추정됐다.
연구팀은 이는 질량이 더 큰 별이 먼저 진화를 마쳐 폭발하고, 동반성은 수만 년 뒤 뒤따라 폭발하는 거대질량 쌍성계의 진화 과정과 잘 들어맞는다고 설명했다.
이어 별의 진화를 모사하는 컴퓨터 모델로 거대질량 쌍성계 100만 개를 시뮬레이션한 결과, 실제 관측된 두 초신성 잔해 사이의 거리와 폭발 시기 차이가 쌍성 진화 과정에서 자연스럽게 만들어질 수 있는 것으로 나타났다.
연구팀은 통계 분석에서도 두 초신성 잔해가 우연히 하늘에서 가까이 겹쳐 보이고 거리까지 일치할 확률은 0.06~0.2% 정도에 불과한 것으로 나타났다며 보수적으로 추정해도 그 확률은 1% 미만이라고 말했다.
또 여러 독립적인 증거를 종합하면 두 초신성 잔해가 원래 하나의 쌍성계에서 태어난 별들이 각각 초신성 폭발을 일으켜 만들어졌다는 해석이 가장 설득력 있다고 덧붙였다.
미하일리디스 박사는 해파리성운(IC 443)은 이제 더 이상 고립된 초신성 잔해가 아니라 G189.6+3.3과 함께 하나의 복합계로 이해해야 한다며 이 발견이 거대질량 쌍성의 진화와 초신성 폭발 메커니즘 연구에 새로운 길을 열어줄 것이라고 말했다.
◆ 출처 : Nature Communications, Miltiadis Michailidis et al., 'Shared cloud interactions unveil a candidate binary-system supernova pair with no known analogue', https://www.nature.com/articles/s41467-026-74978-x
scitech@yna.co.kr
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