목차
● 초신성의 분류
● I형 초신성의 세부 분류
- Ia형 초신성
- Ib형과 Ic형 초신성
초신성의 분류
초신성의 발견은 국제천문연맹(IAU)의 중앙천문전보국(CBAT)으로 보고됩니다. 그러면 CBAT는 그 초신성에 지정된 이름을 회람을 통하여 발송합니다. 이름에는 우선 초신성을 의미하는 SN 표시 뒤에 발견 연도를 붙이며, 꼬리에 한 글자 또는 두 글자의 지정 번호가 붙습니다. 그래에 먼저 발견된 초신성 26개는 알파벳 대문자 A에서 Z까지가 지정되며, 그 이후로 발견되는 초신성에는 알파벳 소문자를 붙인 aa, ab 등이 사용됩니다. 예를 들어 SN2003C는 2003년에 발견된 세 번째 초신성에 부여되는 이름입니다. 2005년의 마지막 초신성은 SN2005nc이며, 여기서 2005년에 초신성이 367개가 발견되었음을 알 수 있습니다. 2000년 이후, 전문가 천문학자들과 아마추어 천문가들은 2007년 572개, 2008년 261개, 2009년 360개 등 매년 수백 개의 초신성을 발견하고 있습니다.
옛날에 발견된 초신성에는 그냥 단순하게 연도만 붙였습니다. SN185, SN1006, SN1054, SN1572(튀코 초신성),
SN1604(캐플러 초신성)이 그러합니다. 연도에 문자를 덧붙이는 초신성 명명법은 1885년부터 사용되기 시작했고, 그해에 발견된 초신성이 하나뿐이더라도 SN1885A, SN1907A와 같이 문자를 덧붙였습니다. 그해 발견된 초신성이 하나뿐이었던 가장 최근의 사례는 SN1947A입니다. 1987년 까지는 두 글자짜리 문자가 드물게 사용되었지만, 그 이후로는 매년 사용될 정도로 많은 초신성이 발견되고 있습니다. 최근에 발견된 초신성은 SN2018ivc입니다.
초신성을 이해하기 위한 시도의 일환으로서, 천문학자들은 초신성의 광도곡선과 초신성의 천체분광학적 분석 결과 스펙트럼에 나타나는 서로 다른 화학원소의 흡수선에 따라 초신성을 분류하였습니다. 분류를 위해서 제일 먼저 사용되는 것은 수소로 인하여 나타나는 선의 존재 유무입니다. 초신성의 스펙트럼에 수소선, 즉 스펙트럼의 가시광선 부분에서는 특히 발머선이라고 하는 수소선이 나타난다면, 그 초신성은 II형 초신성으로 분류되고, 그렇지 않은 초신성은 I형 초신성으로 분류됩니다. 두 개의 대분류는 다른 원소의 유무 또는 광도곡선의 모양에 따라 세분화됩니다.
I형 초신성의 세부 분류
I형 초신성은 스펙트럼에서 수소선이 나타나지 않는 초신성을 뜻합니다. I형 초신성은 스펙트럼에 근거하여 세분화되고, 스펙트럼 전리규소선이 두드러지게 나타나는 것을 Ia형 초신성이라고 합니다. 그렇지 않은 I형 초신성은 Ib형과 Ic 형으로 분류됩니다.
- Ia형 초신성
Ia형 초신성은 헬륨이 부족하고, 최대광 근처에 규소 흡수선을 보입니다. 이런 종류의 초신성의 가장 널리 알려진 이론은 탄소-산소로 이뤄진 백색왜성이 근처의 동반성 혹은 적색거성으로부터 물질을 흡수하여 찬드라세카르 한계에 도달한 결과라는 것입니다. 압력의 증가는 중앙 부분의 온도를 증가시키고, 최대 100년을 지속하는 대류가 시작됩니다. 이 폭발 직전의 과정 어느 순간에, 핵융합으로 말미암은 연소 불꽃이 생겨납니다. 구체적인 점화과정은 불꽃이 생겨나는 장소나 수와 같은 것들은 여전히 미지로 남아있습니다. 이 불꽃은 레일리-테일러 불안정과 난류와의 상호작용을 통하여 급속도로 증가하게 됩니다. 하지만 이런 불꽃이 아음속 점화로부터 초신성 폭발을 유도하는지는 아직 많은 논쟁을 더 거쳐야 할 문제로 남아있습니다.
초신성의 이론은 신성이론과 유사합니다. 대신 신성의 경우는 백색왜성이 훨씬 천천히 물질을 흡수하여 찬드라세카르 한계에 도달하지 않을 뿐입니다. 신성에서는 이렇게 유입된 물질이 표면에서 핵융합 작용을 일으키게 되며, 별을 붕괴하게는 하지 않습니다.
Ia형 초신성은 특징적인 광도곡선을 가집니다. 최대 광도를 나타내는 순간 근처로 해서, 스펙트럼은 산소와 칼륨의 중간 질량을 가지는 원소선을 보여줍니다. 이 원소들은 별의 외각을 이루는 주요 조성물입니다. 폭발 후 수개월이 지나 외곽층이 팽창해 버린 시점이 되면, 별의 중심부에 있었던 물질이 방출하는 빛이 스펙트럼을 차지하게 됩니다. 즉 폭발 동안에 만들어진 무거운 원소, 대개는 철그룹 원소들이 그러합니다. 니켈-56이 코발트-56을 거쳐 철-56으로 방사성 붕괴되는 과정에서 이고 에너지 광자를 생성하며 이는 마지막까지 방출되는 에너지의 대부분을 차지합니다.
다른 초신성 형태와는 다르게, Ia형의 초신성은 타원은하를 포함하여 일반적으로 모든 은하에서 발견됩니다. 즉 현재의 별의 위치나 상태에 대한 특별한 조건들이 존재하지 않습니다.
모든 알려진 Ia형 초신성의 광도에 있어서 이런 유사성은 외부은하 천문학에 있어서 표준 측광으로 초신성을 이용하게 합니다. 이런 광도 곡선의 유사성을 일으키는 원인은 여전히 풀리지 않는 과제입니다. 1998년 Ia형 초신성 관측은 우주가 가속 팽창을 하고 있는 것 같다는 예측하지 못한 결과를 내놓았습니다.
Ia형 초신성은 모든 알려진 초신성의 분류 가운데 가장 많은 에너지를 방출합니다. 은하, 구상성단을 제외하고 우주에서 발견된 가장 멀리 있는 단일 물체는, 수십억 광년 떨어진 곳에 위치한 Ia형 초신성입니다.
- Ib형과 Ic형 초신성
Ib형과 Ic형의 초기 스펙트럼은 수소선을 보이지도, 615nm근처의 강한 실리콘 흡수 특성을 보이지도 않습니다. 이런 특성은 II형 초신성과 같이 중앙부에서 연료가 떨어져 가는 질량이 큰 별일 것입니다. 하지만 Ib형과 Ic형의 원형은 이미 항성풍이나 동반성과의 작용으로 말미암아 외피층을 대부분 잃어버렸습니다. 이 두 유형의 초신성을 벗겨진 핵붕괴 초신성(stripped core-collapse supernovae)이라고도 합니다.
초신성이 관측되면 민코프스키-츠비키 초신성 분류법에 따라 분류하게 됩니다. 이 분류법은 초신성의 분광상에 나타나는 흡수선을 분류 기준으로 합니다. 우선 수소선의 유무를 통하여 I형과 II형으로 나뉘고, 그 뒤 다른 기준을 통하여 I형과 II형 내에서 세부 분류가 이루어집니다. I형 초신성은 분광상에 수소선이 없고, I형은 다시 Ia형, Ib형, Ic형으로 세분화됩니다.
Ib/c 형 초신성은 635.5 나노미터 파장에서 전리 규소 흡수선이 나타나는 Ia형 초신성에 비하여 규소선이 미약하거나 아예 없습니다. Ib/c형 초신성은 마그네슘, 칼슘, 산소 등의 선을 나타내지만 Ia형 초신성은 철 선만 두드러집니다. 587.6 나노미터 대역에 헬륨선이 존재하는지 여부를 가지고 Ib형(헬륨선 존재)과 Ic형(헬륨선 부재) 초신성이 다시 나뉩니다. 발생원인도 Ia형 초신성이 백색왜성의 열폭주로 일어나는 것에 반하여 Ib/c형 초신성은 초거성의 중심핵 중력붕괴로 인한 것으로 서로 다릅니다.