제타 오피유키(Zeta Ophiuchi) 주변의 바우 쇼크(bow shock)

 

 

 

스피처우주망원경이 자외선 대역으로 바라본 거대한 별 제타 오피유키가 주위를 둘러싸고 있는 먼지에 충격파를 만들어내고 있는 모습을 보여주고 있다.

 

별로부터 쏟아져나오는 엄청난 속도를 유지하는 별폭풍은 성간먼지에 파동을 만들면서 실오라기 모양으로 얇게 불타오르는 바우쇼크를 만들어내는데 이 불꽃은 오직 적외선 대역에서만 관측이 가능하다.

 

제타 오피유키는 태어난지 얼마 안되는 거대 별로서 370광년 거리에 위치하고 있다.

 

이 별은 여러 가지 면에서 우리 태양을 왜소한 별로 보이게 한다.
이 별은 우리 태양보다 6배 더 뜨겁고, 8배 더 크며, 20배 더 무겁고, 무려 8만배나 더 밝다.

 

이 별은 거리가 매우 멀리 떨어져 있음에도 불구하고, 만약 이 별을 가로막고 있는 먼지 구름이 아니었다면 밤하늘에서 가장 밝은 별 중 하나였을 것이다.

 

이 거대 질량의 별은 초속 24킬로미터라는 엄청난 속도로 움직이고 있는데, 그 속도는 주변을 둘러싸고 있는 물질이 소리 장벽을 돌파하는데 충분할만큼 빠른 속도이다.

 

이러한 움직임으로 인해 별의 진행방향으로(사진 왼쪽) 거대한 바우쇼크가 만들어지게 되는 것이다.

바우 쇼크의 구조는 배가 물을 가로질러 갈 때 만들어지는 물결 또는 비행기가 초음속에 접어들때 만들어지는 음속 폭음과 유사한 성격을 지닌다.

 

별을 둘러싸고 있는 얇은 필라멘트들은 볼타오르면서 비교적 짧은 적외선 파장을 발생시키는데 이 파장은 사진에서 초록색으로 표시되어 있다.

충격이 발생하는 지점에서는 좀더 긴 파장의 적외선이 드라마틱하게 증가하게 되는데 이 부분은 붉은색으로 표시되어 있다.

 

이러한 과정에서 나타나는 밝은 바우 쇼크는 가시광선 대역에서도 관측이 가능하지만, 이 별이 먼지구름 뒤쪽에 위치하기 때문에 오직 스피처 우주망원경이 관측한 장파장 적외선 대역에서만 관측되고 있는 것이다.

바우 쇼크는 일반적으로 두 개의 서로 다른 지역에 존재하는  가스와 먼지가 서로 급격한 충돌을 일으킬 때 발생하게 된다. 

 

제타 오피유키 역시 다른 거대 별들과 마찬가지로 표면으로부터 쏟아져나오는 초고온의 가스 입자로 구성된 강력한 별폭풍을 쏟아내고 있다.

이렇게 팽창되는 별폭풍은 별로부터 약 0.5광년 범주에 존재하는 희박한 성간 가스 및 먼지와 충돌하게 되는데, 이 반경은 태양과 플루토(옛 명칭 : 명왕성) 거리의 무려 8백 배에 달하는 거리이다.

이 별폭풍의 속도에 별 자체의 초음속이 더해져 그 결과 장대한 충돌의 장면이 사진에서처럼 나타나게 되는 것이다.

 

우리 태양의 경우는 현저하게 약한 태양 폭풍을 가지고 있으며 우리 주변 우주를 훨씬 느린 속도로 통과하고 있다.
아마도 이런 이유로 일체의 바우 쇼크가 관측되지 않는 것이다.

 

NASA에서 발사한 두 대의 보이저 호는 현재 태양계에서 계속 멀어져 가고 있으며  현재 플루토까지 거리의 3배 정도 거리에 위치하고 있다.

이들은 향후 몇 년 내에 태양이 성간 공간에 미치는 영향권을 완전히 벗어날 것으로 보이지만, 그곳에서 제타 오피유키 주변에서 보이는 것보다는 훨씬 부드러운 권역 이동을 겪게 될 것이다.

 

스피처 우주망원경이 촬영한 이 사진에서 3.6~4.5 마이크론 파장의 적외선은 파란색으로, 8마이크론 파장은 초록색으로, 그리고 24마이크론 파장은 붉은색으로 표현되어 있다.

 
출처 : NASA 제트추진연구소(JPL, Jet Propulsion Laboratory) Photo Journal
         http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA16604

 

참고 : 땅꾼자리 제타별을 비롯한 각종 별들에 대한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다. 
          https://big-crunch.tistory.com/12346972

 

원문>

PIA16604: Massive Star Makes Waves

 

Original Caption Released with Image:

 

The giant star Zeta Ophiuchi is having a "shocking" effect on the surrounding dust clouds in this infrared image from NASA's Spitzer Space Telescope. Stellar winds flowing out from this fast-moving star are making ripples in the dust as it approaches, creating a bow shock seen as glowing gossamer threads, which, for this star, are only seen in infrared light.

Zeta Ophiuchi is a young, large and hot star located around 370 light-years away. It dwarfs our own sun in many ways -- it is about six times hotter, eight times wider, 20 times more massive, and about 80,000 times as bright. Even at its great distance, it would be one of the brightest stars in the sky were it not largely obscured by foreground dust clouds.

This massive star is travelling at a snappy pace of about 54,000 mph (24 kilometers per second), fast enough to break the sound barrier in the surrounding interstellar material. Because of this motion, it creates a spectacular bow shock ahead of its direction of travel (to the left). The structure is analogous to the ripples that precede the bow of a ship as it moves through the water, or the sonic boom of an airplane hitting supersonic speeds.

The fine filaments of dust surrounding the star glow primarily at shorter infrared wavelengths, rendered here in green. The area of the shock pops out dramatically at longer infrared wavelengths, creating the red highlights.

A bright bow shock like this would normally be seen in visible light as well, but because it is hidden behind a curtain of dust, only the longer infrared wavelengths of light seen by Spitzer can reach us.

Bow shocks are commonly seen when two different regions of gas and dust slam into one another. Zeta Ophiuchi, like other massive stars, generates a strong wind of hot gas particles flowing out from its surface. This expanding wind collides with the tenuous clouds of interstellar gas and dust about half a light-year away from the star, which is almost 800 times the distance from the sun to Pluto. The speed of the winds added to the star's supersonic motion result in the spectacular collision seen here.

Our own sun has significantly weaker solar winds and is passing much more slowly through our galactic neighborhood so it may not have a bow shock at all. NASA's twin Voyager spacecraft are headed away from the solar system and are currently about three times farther out than Pluto. They will likely pass beyond the influence of the sun into interstellar space in the next few years, though this is a much gentler transition than that seen around Zeta Ophiuchi.

For this Spitzer image, infrared light at wavelengths of 3.6 and 4.5 microns is rendered in blue, 8.0 microns in green, and 24 microns in red.

JPL manages the Spitzer Space Telescope mission for NASA's Science Mission Directorate, Washington. Science operations are conducted at the Spitzer Science Center at Caltech. Data are archived at the Infrared Science Archive housed at the Infrared Processing and Analysis Center at Caltech.

For more information about Spitzer, visit http://spitzer.caltech.edu and http://www.nasa.gov/spitzer.

Image Credit: NASA/JPL-Caltech
Image Addition Date: 2012-12-18