천문·천체물리
저에너지 초신성 분출물에서 마이크론급 태양계 형성 이전 흑연 입자가 만들어진다
초신성 동위원소 특징을 지닌 태양계 형성 이전(presolar) 흑연 입자는 큰 흑연 입자가 초신성 분출물에서 형성됐음을 보여주지만, 기존 이론 계산은 0.1μm보다 작은 입자만 예측해 반지름 1μm 수준 입자의 형성 조건이 불명확했다. 연구진은 폭발 에너지, 분출물 질량, 초기 분출물 반지름, 방출된 56Ni 질량을 변화시키며 단열 냉각·복사 냉각·방사성 니켈 가열을 포함한 단순 1영역(one-zone) 모델로 흑연의 핵생성과 성장을 체계적으로 조사했다. 최종 흑연 입자 크기는 기준 온도 2000K에서 평가한 원자 탄소의 질량밀도와 국부 냉각 시간규모의 곱으로 주로 결정되며, 폭발 에너지가 낮고 분출물 질량이 크며 초기 분출물 반지름이 작을수록 성장에 유리하다고 밝혔다. 방사성 가열과 복사 냉각을 함께 고려하면 폭발 에너지 약 10^50 erg, 니켈 질량 10^-3 태양질량 이하인 폭발은 헬륨층이나 탄소-산소 핵 분출물에서 1~10μm 흑연 입자를 만들 수 있었으나, 10^51 erg 모델에서는 형성되지 않았다. 이는 마이크론급 초신성 흑연 입자가 폭발 에너지가 낮고 니켈 방출량이 적은 '희미한 초신성(faint supernova)'류 폭발에서 우선적으로 만들어짐을 시사한다.
arXiv astro-ph.EP (행성계)