초신성 폭발
초신성 폭발은 주로 두 가지 유형으로 나뉩니다. Type I와 Type II. 두 유형 모두 별의 내부 및 외부 과정이 매우 복잡하며, 여러 단계를 거쳐 진행됩니다.
Type I 초신성 폭발
이 유형의 폭발은 주로 백색 왜성이라는 별이 연관됩니다. 백색 왜성은 일반 별의 진화 과정에서 생기는 별의 최후 상태입니다. 백색 왜성은 이웃한 별로부터 물질을 빨아들이다가, 그런 물질이 한계치(찬드라 세카르 한계)에 도달하게 되면 폭발적인 핵융합 반응이 일어나 초신성 폭발로 이어집니다.
Type II 초신성 폭발
이 유형의 폭발은 무거운 별의 진화 과정에서 발생합니다. 별의 질량이 매우 큰 경우, 내부의 열이격과 핵융합 반응이 별의 외곽층을 흩뿌리게 되면서 별의 중심부에는 철 그룹 원소들이 모이게 됩니다. 이러한 원소들이 축적되면서 중심부의 질량이 한계치에 도달하게 되면 중력 붕괴가 발생해 중심부가 압축되고, 이로 인해 강력한 충격파를 일으킵니다. 이 충격파가 별의 외곽층을 날려버리며 폭발하고, 최종적으로 중성자 별이나 블랙홀이 남게 됩니다. 이러한 초신성 폭발에서 방출되는 빛과 열은 지구에서도 관측할 수 있을 정도로 밝으며, 이를 통해 은하 전체에서 폭발 빈도와 원소 생성 등 우주의 기원과 진화에 관한 분석이 가능합니다.
우주에서 초신성 폭발이 일어나는 빈도
초신성 폭발은 매우 드물게 발생합니다. 하지만 전파나 감마선, X선 등과 같은 다양한 파장을 이용하여 초신성 폭발 발생 지점에서 적외선이나 가시광선 등 다른 파장의 광선을 통해 탐색하기 시작한 지금은 이전에 발견되지 않았던 초신성 폭발도 탐지할 수 있게 되었기 때문에 조금 더 정확한 발생 빈도를 파악할 수 있게 되었습니다. 그럼에도 불구하고, 초신성 폭발이 정확히 얼마나 발생하는지는 아직 알려진 바가 매우 적습니다. 초신성은 매우 많은 종류가 있으며, 각각 다른 조건에서 발생할 가능성이 있기 때문입니다. 따라서 초신성 폭발 발생 빈도는 여러 요인에 영향을 받아 달라질 수 있으며, 정확한 숫자는 아직 정확히 알려진 바는 없습니다.
초신성의 발생 조건
초신성은 대략적으로 다음과 같은 조건에서 발생합니다. 주변 공간에 충분한 양의 가스와 먼지가 존재해야 합니다. 이 가스와 먼지는 중력적으로 인해 모여들어 충분한 밀도와 압력을 갖는 구름(cloud)을 형성합니다. 이러한 구름은 압축되면서 중심부의 온도가 급격하게 상승합니다. 중심부의 온도는 보통 10만도에서 1억도로 오르는데, 이는 n개의 햇빛 에너지보다 많습니다. 높은 온도와 압력으로 인해 양성자와 전자가 병합하여 중성자와 중성자 별로 변합니다. 중성자들이 병합하는 과정에서 많은 양의 에너지가 방출되면서 초신성이 발생합니다. 초신성은 이러한 과정에서 매우 밝은 빛을 방출하며, 놀라운 우주 현상을 경험할 수 있게 합니다.
베텔게우스
베텔게우스(Betelgeuse)는 오리온자리에 위치한 적색 초거성입니다. 한글로는 '오리온'이라 불리며, 북반구에 겨울철에 맑은 밤하늘에서 쉽게 찾아볼 수 있는 항성입니다. 베텔게우스는 밝기 면에서 밤하늘에서 10위권 안에 들며, 적색으로 인해 황색과 달리 독특한 색상을 가지고 있습니다. 베텔게우스는 표면온도가 3,500K 정도로 상대적으로 낮으나, 크기가 태양보다 약 900배나 크기 때문에 밝아 보입니다. 이러한 크기와 밝기는 베텔게우스가 우주에서 매우 가까운 거리에 위치해 있기 때문일 수도 있지만, 실제로는 베텔게우스가 자신의 생명 주기 나중부에 접어들며 팽창하고 있는 상태이기 때문입니다. 항성의 생명주기가 끝날 때, 대부분의 별들은 초대질량의 핵폭발인 '초신성 대폭발'을 일으키거나 질량이 작은 별들의 경우 행성상 성운과 백색왜성으로 전환됩니다. 베텔게우스의 경우 질량이 매우 크기 때문에 초신성 대폭발을 일으킬 것으로 예상되며, 이러한 폭발이 언제 일어날지는 정확히 알 수 없으나, 천문학적 시간 단위로는 상대적으로 곧 발생할 것으로 여겨집니다. 베텔게우스가 초신성 폭발을 일으키게 되면, 지구에서 관측할 수 있는 밤하늘의 가장 밝은 천체 중 하나가 될 것입니다. 하지만 거리가 아직도 약 500-700광년 정도 떨어져 있기 때문에, 폭발로 인한 영향은 직접적으로 지구에 미치지 않을 것으로 예상됩니다.
베텔게우스 폭발 가능성
베텔게우스(Betelgeuse)는 오리온자리에 위치한 적색 초거성이며, 태양보다 약 20배 무거워서 좀더 빠르게 연소하고 있습니다. 이러한 별들은 별의 수명이 끝날 마지막 단계에서 초신성 폭발을 겪게 됩니다. 베텔게우스가 폭발할 확률은 언젠가는 분명 발생하겠지만, 인류의 시간 척도에서 매우 불확실한 상황입니다. 몇 만 년 안에는 폭발할 가능성이 있지만, 정확한 시기를 예측하는 것은 어렵습니다. 만약 베텔게우스가 폭발한다면, 그대로 초신성이 될 것이며 지구에서 밤하늘에서 매우 밝게 빛나는 현상을 관측할 수 있습니다. 하지만, 베텔게우스까지의 거리는 약 640 광년 떨어져 있기 때문에 지구에 직접적인 영향을 미칠 정도는 아닙니다. 그저 밤하늘에서 화려한 광경을 관측할 수 있을 것입니다.
베텔게우스외에 초신성 후보로는 에타 카리나, 안타레스등이 있으나 별의 진화 과정이 여러 불확실성을 안고 있어 정확한 시기나 순서를 예측하기는 어렵습니다.