The life cycle of a neutron star - David Lunney

번역: bohyun Kim 검토: Yunjung Nam

About once every century,

100여 년마다,

a massive star somewhere in our galaxy

우주 어딘가에 있는 별 하나가

runs out of fuel.

연료를 소진하게 됩니다.

This happens after millions of years of heat and pressure

이것은 수백 년에 걸쳐서 열과 압력이

have fused the star’s hydrogen

별의 수소가 융합되어

into heavier elements like helium, carbon, and nitrogen— all the way to iron.

더 무거운 원소인 헬륨, 칼슘, 질소, 그리고 철로 변화한 후 일어납니다.

No longer able to produce sufficient energy to maintain its structure,

더 이상 별의 구조를 유지할 수 있는 에너지를 만들어낼 수 없을 때

it collapses under its own gravitational pressure and explodes in a supernova.

별은 자신의 중력에 의해 붕괴되고 초신성폭발을 하게 됩니다.

The star shoots most of its innards into space,

그 별은 자신의 내부원소를 우주로 퍼뜨립니다.

seeding the galaxy with heavy elements.

무거운 원소를 우주에 뿌리면서 말이죠.

But what this cataclysmic eruption leaves behind might be even more remarkable:

그러나 격변하는 분출이 남긴 것은 더 놀랄만한 것일지도 모릅니다.

a ball of matter so dense that atomic electrons

밀도가 매우 높아진 전자가

collapse from their quantum orbits into the depths of atomic nuclei.

양자 궤도에서 원자핵으로 붕괴된 물질이 남게 됩니다.

The death of that star is the birth of a neutron star:

그 별의 죽음은 바로 중성자 별의 탄생이죠.

one of the densest known objects in the universe,

중성자 별은 우주에서 가장 밀도가 높은 물체 중 하나입니다,

and a laboratory for the strange physics of supercondensed matter.

그리고, 초응축된 물질의 이상한 물리학 실험실이죠.

But what is a neutron star?

그러면 중성자 별이란 무엇일까요?

Think of a compact ball inside of which protons and electrons fuse into neutrons

양성자와 전자가 중성자로 융합되어 마찰이 없는 액체인 초유도체가

and form a frictionless liquid called a superfluid—

내부에서 형성된 작은 공을 상상해보세요.

surrounded by a crust.

이 공은 껍질에 싸여 있죠.

This material is incredibly dense –

이 재료는 엄청나게 밀도가 높습니다.

the equivalent of the mass of a fully-loaded container ship

이는 완전하게 적재된 컨테이너 선과 동일한 질량이

squeezed into a human hair,

사람의 머리카락과 크기에 들어가거나

or the mass of Mount Everest in a space of a sugar cube.

에베레스트 산이 각설탕 한 조각으로 축소되는 정도의 밀도죠.

Deeper in the crust, the neutron superfluid forms different phases

껍질 속의 중성자 초유체는 물리학자들이

that physicists call “nuclear pasta,”

"핵 파스타"라고 부르는 다른 상태를 형성합니다.

as it’s squeezed from lasagna to spaghetti-like shapes.

왜냐하면 라자냐 모양의 초유동체가 스파게티 모양으로 압착되기 때문이죠.

The massive precursors to neutron stars often spin.

중성자별이 될 거대한 전구체는 종종 회전을 합니다.

When they collapse,

전구체가 붕괴할 때

stars that are typically millions of kilometers wide

일반적으로 지름이 수백만 미터인 별들이

compress down to neutron stars that are only about 25 kilometers across.

지름이 25km 밖에 안되는 중성자별로 압축됩니다.

But the original star’s angular momentum is preserved.

하지만 원래 별의 각운동량은 보존됩니다.

So for the same reason that a figure skater’s spin accelerates

따라서 피겨 스케이팅 선수들이 팔을 안쪽으로 가져오면

when they bring in their arms,

빠르게 회전하는 원리처럼

the neutron star spins much more rapidly than its parent.

중성자 별은 원래 별보다 훨씬 더 빠르게 회전합니다.

The fastest neutron star on record rotates over 700 times every second,

기록상 가장 빠르게 회전하는 중성자별은 일초에 700번씩 회전하죠.

which means that a point on its surface whirls through space

이는 표면 위에 한 점이 빛의 속도의

at more than a fifth of the speed of light.

5분의 1의 속도로 공간을 돈다는 걸 의미합니다.

Neutron stars also have the strongest magnetic field of any known object.

또한 중성자 별들은 그 어떠한 물체보다 강한 자기장을 가지고 있습니다.

This magnetic concentration forms vortexes

이 자기 농도는 자극으로부터 광선을 방출하는 와류를 형성합니다.

that radiate beams from the magnetic poles.

Since the poles aren’t always aligned with the rotational axis of the star,

자극이 별의 회전축과 항상 나란히 있는 것은 아니기 때문에

the beams spin like lighthouse beacons,

이 광선은 등대 불빛처럼 회전합니다.

which appear to blink when viewed from Earth.

이것을 지구에서 보면 반짝이는 것처럼 보입니다.

We call those pulsars.

우리는 이것을 펄서라고 부릅니다.

The detection of one of these tantalizing flashing signals

사실, 1967년 조셀린 벨이라는 천체물리학자가

by astrophysicist Jocelyn Bell in 1967

이 깜빡이는 빛 신호를 발견하여

was in fact the way we indirectly discovered neutron stars

우리는 처음으로 중성자 별의 존재를

in the first place.

확인할 수 있었습니다.

An aging neutron star’s furious rotation slows over a period of billions of years

노후한 중성자 별은 수십억년의 시간동안 전자기파와 중력파의 형태로

as it radiates away its energy in the form of electromagnetic and gravity waves.

에너지를 방출하기 때문에 별의 회전 속도는 점점 느려집니다.

But not all neutron stars disappear so quietly.

하지만 모든 별이 조용히 사라지는 것은 아닙니다.

For example, we’ve observed binary systems

예를 들면, 중성자 별이 다른 별과 궤도를 공유하는

where a neutron star co-orbits another star.

쌍성계가 있습니다.

A neutron star can feed on a lighter companion,

이 중성자 별은

gorging on its more loosely bound atmosphere

대격동적으로 블랙홀도 붕괴되기 전에

before eventually collapsing cataclysmically into a black hole.

더 가벼운 중성자별을 먹어 치울 수 있습니다.

While many stars exist as binary systems,

많은 별들이 쌍성계를 이루지만,

only a small percentage of those end up as neutron-star binaries,

두 중성자 별이 서로를 맴돌며, 점점 가까워져 합병되면서

where two neutron stars circle each other in a waltz doomed to end as a merger.

운명의 왈츠에 맞춰 중성자 별 쌍성계가 생성되는 경우는 극히 드뭅니다.

When they finally collide, they send gravity waves through space-time

이 두 별이 충돌할 때, 잔잔한 호수에 돌을 던져 생긴 물결처럼

like ripples from a stone thrown into a calm lake.

중력파가 시공간으로 퍼져나갑니다.

Einstein’s theory of General Relativity

아인슈타인의 일반 상대성 이론은

predicted this phenomenon over 100 years ago, but it wasn't directly verified

100년 전에 이 현상을 예측했지만,

until 2017,

중력파 관측소 LIGO와 VIRGO가 중성자 별 충돌을 관측했던

when gravitational-wave observatories LIGO and VIRGO

observed a neutron star collision.

2017년이 되어서야 확인됐습니다.

Other telescopes picked up a burst of gamma rays and a flash of light,

다른 망원경들은 감마선과 빛의 폭발을 감지했습니다,

and, later, x-rays and radio signals, all from the same impact.

그리고 조금 뒤 같은 충격으로부터 엑스레이와 라디오 신호를 감지했습니다.

That became the most studied event in the history of astronomy.

이것은 천문학 역사상 가장 많이 연구된 사건입니다.

It yielded a treasure trove of data

중력의 속도를 찾는데 도움을 준

that’s helped pin down the speed of gravity,

보물과 같은 데이터를 산출했을 뿐만 아니라,

bolster important theories in astrophysics,

천문학에서 중요한 이론을 강화했으며,

and provide evidence for the origin of heavy elements like gold and platinum.

금과 백금과 같은 무거운 원소들의 기원에 대한 증거를 제공하였습니다.

Neutron stars haven’t given up all their secrets yet.

중성자 별에 관한 모든 비밀을 아직 다 알지는 못합니다.

LIGO and VIRGO are being upgraded to detect more collisions.

LIGO와 VIRGO는 더 많은 충돌 감지를 위해 업그레이드 되고 있습니다.

That’ll help us learn what else

고밀도이면서, 맥동하고, 회전하는

the spectacular demise of these dense, pulsating, spinning magnets

자석의 죽음이 우주에 대해 또 어떠한 것을 알려줄 수 있는지

can tell us about the universe.

우리가 깨닫는 데 도움이 될 것입니다.