초신성의 온도는 어떻게 될까?

커다란 별의 핵에서 핵융합에 의한 에너지 공급이 중단되면 별은 자신의 중력 때문에 수축하기 시작합니다. 이 시점이 되면 별의 핵은 철로 이루어져 있습니다. 따라서 핵을 향해 밀려들어오는 물질은 철로 이루어진 아주 단단한 고체 표면에 충돌하면서 입자들이 빛에 가까운 속도로 튕겨나간다.

초신성의 온도는 어떻게 될까?

튕겨나간 입자들이 바깥층을 통과하면서 별은 초신성 폭발을 하는데 이때 온도는 1000억 도에 이른다. 초신성은 매우 밝아 은하를 이루는 별 전체보다 더 밝아지기도 합니다. 이 과정을 자세하게 보여주는, 가까운 곳에서 일어나는 초신성 폭발은 아주 드물다. 이러한 형태의 초신성이 우리 은하 주위를 돌고 있는 소형 위성 은하인 대마젤란 성운에서 1887년에 관측되었습니다. SN 1987A라는 공식 명칭으로 불리는 이 초신성은 1604년 이후 가장 가까이에서 관측된 초신성입니다.

초신성의 온도는 어떻게 될까?

1. 새로운 원소 만들기

초신성이 없었다면 우주에는 여러가지 원소들이 존재하지 못했을 것입니다. 빅뱅 직후에는 우주에 수소와 헬륨 그리고 약간의 리튬과 베릴륨만 존재했습니다. 수십억 년 동안 별들은 핵융합 반응을 통해 수소와 헬륨 일부를 무거운 원소로 전환시킵니다. 그러나 별 내부에서 일어나는 핵융합 반응은 철 원소에서 끝납니다.

철보다 더 무거운 원소를 계속 만들어내는 유일한 방법은 원자가 중성자를 흡수해 불안정한 동위원소를 만드는 것뿐입니다. 이러한 동위원소들은 방사성붕괴를 하면서 새로운 원소를 만들어낸다. '초신성 원자핵 합성' 메커니즘은 1954년에 영국 천문학자 프레드 포일 red Hoy 처음 제안했습니다.

중성자 흡수는 - 과정(느린 과정)과 1-과정(빠른 과정)을 통해 일어납니다. 느린 흡수는 별의 일생 동안 일어나면서 철보다 무거운 원소를 소량 만들어낸다. - 과정은 불안정한 동위원소가 붕괴하는 데 걸리는 시간이 중성자를 흡수하는 데 걸리는 시간보다 길 때 일어납니다.

이 과정을 통해 만들어질 수 있는 가장 무거운 원소는 비스무트다. 초신성이 폭발하는 동안 만들어지는 초고온과 높은 중성자 밀도 때문에 중성자 흡수 시간이 아주 짧아져 빠른 과정이 가능해집니다. 불안정한 동위원소는 다른 더 많은 중성자들이 흡수되기 전에 붕괴할 시간이 충분하지 못하여 점점 더 무거운 원자핵이 만들어집니다.

결국 중성자 밀도가 줄어들면 붕괴해서 새로운 원소가 만들어집니다. 철보다 무거운 원소의 반 정도가 - 과정을 통해 만들어집니다. 초신성 폭발의 엄청난 힘이 이 무거운 원소들을 우주 공간으로 날려 보낸다. 이 원소들은 우주 공간에서 다른 은하 물질과 섞여 분자 구름을 만든다. 시간이 지나면 이 구름이 붕괴해서 새로운 별이 됩니다.

적은 양의 물질은 새로 형성된 별 주위를 도는 행성을 만든다. 따라서 초신성이 없었다면 지구는 철보다 무거운 원소를 매우 조금밖에 가질 수 없었을 것입니다. 무거운 원소들의 일부는 생명체를 이루는 물질 속에 포함됩니다. 미국의 유명한 천문학자 칼 세이건 Carl Sagan 은 한때 "우리는 별 물질로 이루어졌다"라고 말했습니다.

진공 속에서의 빛의 속도(m/s)

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