매우 무거운 별들이 생애를 마칠 때 초신성으로 폭발하며 탄소와 철 같은 원소를 우주로 흩뿌린다. 또 다른 더 드문 폭발 유형은 죽은 별의 밀집 잔해인 두 개의 중성자별이 충돌할 때 발생한다. 킬로노바로 알려진 이 사건은 금과 우라늄 같은 더 무거운 원소를 생성한다. 이 물질들은 별, 행성, 그리고 궁극적으로 우리 주변의 모든 것을 형성하는 필수 재료다.
지금까지 과학자들은 킬로노바의 명확한 예를 단 하나만 확인했다. GW170817로 불리는 그 사건은 2017년 두 개의 중성자별이 합쳐지면서 발생했다. 충돌은 중력파와 빛을 모두 방출하여 연구자들이 여러 방식으로 관찰할 수 있게 했다. 중력파는 미국 국립과학재단의 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)와 유럽 파트너 Virgo에 의해 감지되었고, 전 세계 망원경들은 폭발에서 나온 빛을 포착했다.
천문학자들은 이제 두 번째 킬로노바의 증거를 찾았을지도 모른다고 믿고 있지만, 상황은 결코 간단하지 않다. AT2025ulz로 명명된 후보 사건은 불과 몇 시간 전에 발생한 초신성과 연결된 것으로 보인다. 그 초신성이 핵심 세부 사항을 숨겨 사건을 훨씬 해석하기 어렵게 만들었을 수 있다.
"처음에는 약 3일 동안 분출이 2017년 첫 번째 킬로노바와 똑같이 보였습니다,"라고 캘리포니아 공과대학(Caltech)의 만시 카슬리왈(PhD '11) 천문학 교수이자 샌디에이고 근처 캘텍 팔로마 천문대 소장은 말한다. "모든 사람이 열심히 관찰하고 분석하려 했지만, 그런 다음 초신성처럼 보이기 시작했고 일부 천문학자들은 흥미를 잃었습니다. 우리는 아니었지만요."
카슬리왈은 《천체물리학 저널 레터》에 연구 결과를 설명하는 논문을 이끌었다. 그녀의 팀은 이 특이한 사건이 완전히 새로운 것, 즉 초신성에 의해 촉발된 킬로노바인 '초킬로노바'를 나타낼 수 있다고 제안한다. 과학자들이 이전에 이 아이디어를 제안한 적은 있지만, 관찰된 적은 없다.
중력파가 특이한 점을 가리키다
이 드문 사건의 첫 징후는 2025년 8월 18일에 나타났다. 루이지애나와 워싱턴에 있는 LIGO 검출기와 이탈리아의 Virgo가 새로운 중력파 신호를 기록했다. 몇 분 안에 전 세계 천문학자들에게 경보가 발송되었으며, 신호가 두 개의 합쳐지는 물체에서 왔을 가능성이 있다고 알렸다. 그 물체 중 적어도 하나는 비정상적으로 작아 보였다. 경보에는 하늘의 대략적인 위치도 포함되었다.
"일부 경보만큼 확신이 높지는 않았지만, 잠재적으로 매우 흥미로운 사건 후보로서 빠르게 우리의 관심을 끌었습니다,"라고 LIGO의 전무 이사이자 캘텍 연구 교수인 데이비드 라이체는 말한다. "우리는 계속 데이터를 분석하고 있으며, 충돌하는 물체 중 적어도 하나는 전형적인 중성자별보다 질량이 작다는 것이 분명합니다."
몇 시간 후, 팔로마 천문대의 츠비키 과도 현상 시설(ZTF)이 중력파 신호와 같은 지역에 위치한 약 13억 광년 떨어진 희미해지는 붉은 광원을 식별했다. 처음에 ZTF 25abjmnps로 명명된 이 물체는 나중에 공식 명칭 AT2025ulz를 받았다.
전 세계 약 12개의 망원경이 이 사건을 관찰하기 시작했으며, 여기에는 하와이의 W. M. 켁 천문대, 독일의 프라운호퍼 망원경, 그리고 카슬리왈이 이끄는 GROWTH(과도 현상을 관찰하는 전 세계 천문대 연합) 프로그램에 연결된 시설들이 포함된다.
초기 관찰은 물체가 빠르게 희미해지고 붉게 빛나는 것을 보여주었으며, 이는 2017년 킬로노바에서 관찰된 것과 유사했다. 그 이전 사건에서 붉은 색은 금과 같은 무거운 원소에서 비롯되었는데, 이 원소들은 파란 빛을 흡수하고 빨간 파장을 통과시킨다.
그러나 AT2025ulz의 행동은 곧 바뀌었다. 초기 섬광 후 며칠 만에 다시 밝아지고 더 푸른 빛으로 전환되었으며, 스펙트럼에서 수소가 나타났다. 이러한 특징은 전형적인 초신성, 특히 '외피 제거 핵 붕괴' 초신성의 특징이며 킬로노바의 특징은 아니다. 먼 은하의 초신성은 일반적으로 감지 가능한 중력파를 생성하지 않기 때문에