창조의 기둥 2014

 

Credit for WFPC2 image: NASA, ESA, STScI, and J. Hester and P. Scowen (Arizona State University),  Credit for WFC3 image: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

 

사진1>

허블 우주망원경이 더 우수한 화질과 더 넓은 폭으로 촬영한 '창조의 기둥', 독수리 성운의 모습이 우측에 보인다.

왼쪽 사진은 1995년 허블 WFPC2로 촬영한 동일한 성운의 모습이다.

천문학자들이 여러 장의 허블 사진을 이어붙여 훨씬 더 넓은 화각으로 담아낸 사진의 기둥들은 약 5광년의 길이로 펼쳐져 있다.

하단 우측으로 보이는, 손가락처럼 보이는 검은 천체는 아마도 이 거대한 기둥의 작은 버전일 것이다.

이 사진은 허블의 다목적 고해상도 카메라인 WFC3에 의해 촬영되었다.

이 기둥들은 사진 상단에 위치하고 있는, 갓 태어난 일련의 무거운 별들로부터 몰아쳐나오는 자외선에 의해 맹렬한 폭격을 당하고 있다.
기둥에서 보다 밀도가 높은 지역은 아래에 자리잡은 물질들을 강력한 복사로부터 보호해주고 있다.

먼지가 가득 들어찬 차가운 수소가스로 구성된 기둥의 내부 깊숙한 곳에서는 새로운 별들이 만들어지고 있다.

이 기둥들은 지구로부터 6500광년 거리에 위치한 광활한 별 생성 구역인 독수리 성운의 작은 한 부분이다.

허블 우주망원경에 의해 새로 촬영된 사진에서 산소는 파란색으로, 황은 오렌지 색으로, 수소와 질소는 초록색으로 표시되어 있다.

 

 

 

Credit: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

 

사진2> 허블 우주망원경이 그 유명한 창조의 기둥을 재겨냥하여, 가시광선 대역에서 훨씬 선명하고 훨씬 넓은 폭으로 이 천체를 담아냈다.

 

허블 우주망원경이 창조의 기둥을 고화질로 재겨냥하다.

 

허블 우주망원경은 지금까지 수많은 우주의 멋진 장면들을 촬영해왔지만 이중에는 다른 사진들을 압도하는 특출한 사진이 하나 있다.
이른바 "창조의 기둥"이라 불리는 상징적인 사진이 그것으로서 1995년에 촬영된 이 놀라운 사진은 3개의 거대 가스 기둥에 대해 이전에는 결코 볼 수 없었던 세세한 모습을 알려주었다.
차가운 가스로 만들어진 이 세 개 기둥은 독수리 성운(M16)의 좁은 영역 안에 몰려있는 무거운 별들의 자외선에 의해 그을려 있다.
 

이처럼 우뚝 솟은 모습과 같은 구조는 별 생성 지역으로는 일반적인 모습이지만 M16의 구조는 가장 멋지고 많은 환상을 불러일으키다.

이 사진은 너무나 인기가 많아서 여러 영화들과 TV 쇼에서뿐 아니라, T셔츠나, 베개, 우표에까지 등장하고 있다.
그리고 지금 허블 25주년을 기념하여, 허블 우주망원경은 이 유명한 기둥을 다시 조준했고, 훨씬 더 화질도 좋고, 더 넓은 영역을 담은 사진을 제공해주었다.

 

게다가 여기에 추가로 가시광선 뿐 아니라 근적외선으로 촬영한 사진도 함께 발표되었다.

Credit: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

 

사진3> 근적외선으로 담아낸 창조의 기둥

 

 

적외선 사진은 무수한 별들을 배경으로 무시무시하게 엉겨붙은 그림자 속을 들여다볼 수 있게 해준다.
이것이 가능한 이유는 적외선 파장이 너무나 고밀도로 뭉쳐있는 부분을 제외한 나머지 가스와 먼지들을 투과할 수 있기 때문이다.
이를 통해 기둥 내부에 숨겨진 갓 태어난 별들도 볼 수 있다.

 

이 새로운 사진들은 시애틀에서 열린 전미천문학회에서 발표되었다.

 

원래 사진은 비록 '창조의 기둥'이라는 이름이 붙어있지만, 이번에 새로 발표된 사진은 또한 '파괴의 기둥(pillars of destruction)'으로도 불릴만하다.

 

1995년, 독수리 성운의 첫번째 허블 촬영을 이끈 제프 헤스터(Jeff Hester)와 함께 작업을 한 바 있는 아리조나 주립 대학의 폴 스코웬(Paul Scowen)의 소감은 다음과 같다.
"저는 이 기둥의 구조가 얼마나 단기간에 변했는지를 알 수 있는 모습에 상당한 감명을 받았습니다. 이 성운은 바로 우리 코앞에서 빠른속도로 닳아 없어지고 있습니다. 기둥의 빽빽한 모서리를 휘감고 있는 희미한 푸른빛 연무는 열을 받아 우주 공간으로 증발되고 있는 물질들입니다. 우리는 이 성운의 진화과정에서 매우 짧고 독보적인 모습을 보고 있는 것입니다."
 

적외선 사진은 이 기둥이 존재하는 원인을 알려주고 있다.
가스뭉치의 끝부분은 매우 고밀도로 가스가 뭉쳐있고, 그 아래 있는 가스들을 별빛으로부터 보호하면서 기다란 기둥과 같은 모양을 만들고 있다.
기둥 사이에 있는 가스는 기둥들의 바로 위에 자리잡고 있는 성단으로부터 몰아쳐나온 이온화 폭풍에 밀려나면서 길쭉한 형상을 만들고 있다.
 

왼편 기둥의 가장 꼭대기 부분은 가스상 필라멘트들이 가열되어 기둥으로부터 날려올라가면서 별생성 구역의 파괴적인 본성을 그대로 드러내주고 있다.

 

 

Credit: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

 

사진4> 1995년과 2014년에 촬영된 기둥의 변화 양상 비교

 

 

스코웬의 설명은 다음과 같다.
"이 기둥들은 매우 역동적인 과정을 보여주고 있습니다. 이 가스는 그저 수동적으로 데워지고 얌전히 우주공간으로 떠나가는게 아닙니다. 이 가스상 기둥들은 실제 이온화(전자들이 원자로부터 탈출되어 나오는 일련의 과정)되고 있으며 무거운 별들이 쏟아내는 복사에 의해 가열되고 있죠. 그리고 이 기둥들은 별들의 강력한 폭풍(대전입자들의 폭격)에 의해 깍여나가면서 기둥의 상단부분에서부터 쓸려나가고 있는 것입니다."

 

스코웬과 헤스터가 허블우주망원경으로 처음 독수리 성운을 촬영한 1995년 당시에는 지상에서 촬영한 기둥과 같은 구조의 자료는 있었지만 그리 세밀한 자료는 아니었다.
이들은 이곳에서 발생하고 있는 물리적 과정이 독수리 성운에 한해서만 독보적으로 발생하는 것이 아님을 알아냈다.
왜냐하면 별은 우주 전역에서 만들어지고 있기 때문이다.
그러나 6500광년밖에 되지 않는 M16까지의 거리를 고려했을 때 이곳은 지근거리에 있는 가장 드라마틱한 장소라는 것을 곧 알게 되었다.

 

스코웬은 허블우주망원경이 촬영한 독수리 성운의 사진을 하나하나 이어붙일 때, 자신이 보고 있는 것에 놀라움을 금치 못했다.
"저는 바로 제프 헤스터에게 전화를 걸어서 '당신은 지금 여기 있어야만 해'라고 외쳤습니다. 우리는 사진들을 테이블 위에 늘어놓고서는 북받쳐오르는 감정을 누를 길이 없었죠. 왜냐하면 모든 장면들은 놀라우리만치 세밀했고, 우리는 누구보다도 먼저 그 모습을 보고 있는 것이기 때문이었습니다." 
 
1995년 연구팀에게 분명히 눈에 띤 첫번째 특징은 일련의 가스 흐름이 기둥으로부터 둥둥 떨어져나오는 것처럼 보였다는 점이다.

천문학자들은 이전부터 무거운 별이 주변을 감싸고 있는 지근거리의 가스에 미치는 영향에 대해 논쟁해 왔다.

 

스코웬의 설명은 다음과 같다.
"그 주변을 이처럼 밝게 비출 수 있는 건 딱 하나뿐입니다. 무거운 별들만이 주변의 가스 구름들을 이온화시키고 불타오르게 만들만큼 충분한 자외선을 뿜어내죠. M16과 같은 성운형 별 생성 구역들은 우주의 네온사인과 같은 거랍니다. 이들은 '우리가 여기서 이제 막 엄청난 별들을 만들어냈어'라고 말해주고 있는 것이죠. 독수리 성운은 별빛에 의해 가스들이 깍여나가고 있는 과정을 직접관측을 통해 증명한 최초의 사례입니다. 기둥으로부터 나오는 복사뿐 아니라 가스가 벗겨져나가는 과정도 실제로 목격되었죠."
 

1995년의 사진과 2014년의 사진을 비교하면서 천문학자들은 또한 새로 형성된 별로부터 뿜여져나왔을 것으로 보이는 얇은 제트와 같은 구조의 연장선에 주목했다.

이 제트는 마치 호스로부터 새어나오는 물줄기처럼 보인다.

19년이 넘는 기간동안 이 제트는 우주 공간으로 960억 킬로미터 더 멀리 펼쳐져 나갔는데, 이는 대략 시속 72만 킬로미터의 속도로 뻗어나간 것에 해당한다. 

 

우리 태양 역시 이와 유사한 파괴적인 폭풍이 몰아치는 지역에서 생성되었을 것이다.

독수리 성운은 태양계가 형성되던 당시 태양계가 근처의 초신성 폭발으로부터 쏟아져나온 방사능 파편에 완전히 잠식되었음을 알려주는 증거이다.

이는 우리 태양이 독수리 성운에서 목격되는 바와 같이 주변을 이온화시킬만큼 강력한 복사를 뿜어내는 무거운 별들이 포함된 성단의 일원으로서 형성되었을 것이라는 점을 의미한다.

 

스코웬은 독수리 성운이나 또 다른 별 생성 구역의 환경을 볼 때마다 우리는 태양이 형성되던 초기의 환경과 똑같은 것을 보고 있다는 것을 의미한다고 말했다. 
 

 

 

Credit: NASA, ESA, and M. Estacion and G. Bacon (STScI)

                                         

 

 

 

 

Credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

                                         

 

* 출처 : 허블사이트 2015년 1월 5일 발표 뉴스
            http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2015/01/

 

참고 : 독수리 성운을 비롯한 각종 성운에 대한 포스팅은 하기 링크 INDEX를 통해 조회할 수 있습니다.
           https://big-crunch.tistory.com/12346974

 

원문>

News Release Number: STScI-2015-01

Hubble Goes High Def to Revisit the Iconic 'Pillars of Creation'

Although NASA's Hubble Space Telescope has taken many breathtaking images of the universe, one snapshot stands out from the rest: the iconic view of the so-called "Pillars of Creation." The jaw-dropping photo, taken in 1995, revealed never-before-seen details of three giant columns of cold gas bathed in the scorching ultraviolet light from a cluster of young, massive stars in a small region of the Eagle Nebula, or M16.

Though such butte-like features are common in star-forming regions, the M16 structures are by far the most photogenic and evocative. The Hubble image is so popular that it has appeared in movies and television shows, on tee-shirts and pillows, and even on a postage stamp.

And now, in celebration of its 25th anniversary, Hubble has revisited the famous pillars, providing astronomers with a sharper and wider view. As a bonus, the pillars have been photographed in near-infrared light, as well as visible light. The infrared view transforms the pillars into eerie, wispy silhouettes seen against a background of myriad stars. That's because the infrared light penetrates much of the gas and dust, except for the densest regions of the pillars. Newborn stars can be seen hidden away inside the pillars. The new images are being unveiled at the American Astronomical Society meeting in Seattle, Washington.

Although the original image was dubbed the Pillars of Creation, the new image hints that they are also pillars of destruction. "I'm impressed by how transitory these structures are. They are actively being ablated away before our very eyes. The ghostly bluish haze around the dense edges of the pillars is material getting heated up and evaporating away into space. We have caught these pillars at a very unique and short-lived moment in their evolution," explained Paul Scowen of Arizona State University in Tempe, who, with astronomer Jeff Hester, formerly of Arizona State University, led the original Hubble observations of the Eagle Nebula.

The infrared image shows that the reason the pillars exist is because the very ends of them are dense, and they shadow the gas below them, creating the long, pillar-like structures. The gas in between the pillars has long since been blown away by the ionizing winds from the central star cluster located above the pillars.

At the top edge of the left-hand pillar, a gaseous fragment has been heated up and is flying away from the structure, underscoring the violent nature of star-forming regions. "These pillars represent a very dynamic, active process," Scowen said. "The gas is not being passively heated up and gently wafting away into space. The gaseous pillars are actually getting ionized (a process by which electrons are stripped off of atoms) and heated up by radiation from the massive stars. And then they are being eroded by the stars' strong winds (barrage of charged particles), which are sandblasting away the tops of these pillars."

When Scowen and Hester used Hubble to make the initial observations of the Eagle Nebula in 1995, astronomers had seen the pillar-like structures in ground-based images, but not in detail. They knew that the physical processes are not unique to the Eagle Nebula because star birth takes place across the universe. But at a distance of just 6,500 light-years, M16 is the most dramatic nearby example, as the team soon realized.

As Scowen was piecing together the Hubble exposures of the Eagle, he was amazed at what he saw. "I called Jeff Hester on his phone and said, 'You need to get here now,'" Scowen recalled. "We laid the pictures out on the table, and we were just gushing because of all the incredible detail that we were seeing for the very first time."

The first features that jumped out at the team in 1995 were the streamers of gas seemingly floating away from the columns. Astronomers had previously debated what effect nearby massive stars would have on the surrounding gas in stellar nurseries. "There is only one thing that can light up a neighborhood like this: massive stars kicking out enough horsepower in ultraviolet light to ionize the gas clouds and make them glow," Scowen said. "Nebulous star-forming regions like M16 are the interstellar neon signs that say, 'We just made a bunch of massive stars here.' This was the first time we had directly seen observational evidence that the erosionary process, not only the radiation but the mechanical stripping away of the gas from the columns, was actually being seen."

By comparing the 1995 and 2014 pictures, astronomers also noticed a lengthening of a narrow jet-like feature that may have been ejected from a newly forming star. The jet looks like a stream of water from a garden hose. Over the intervening 19 years, this jet has stretched farther into space, across an additional 60 billion miles, at an estimated speed of about 450,000 miles per hour.

Our Sun probably formed in a similar turbulent star-forming region. There is evidence that the forming solar system was seasoned with radioactive shrapnel from a nearby supernova. That means that our Sun was formed as part of a cluster that included stars massive enough to produce powerful ionizing radiation, such as is seen in the Eagle Nebula. "That's the only way the nebula from which the Sun was born could have been exposed to a supernova that quickly, in the short period of time that represents, because supernovae only come from massive stars, and those stars only live a few tens of millions of years," Scowen explained. "What that means is when you look at the environment of the Eagle Nebula or other star-forming regions, you're looking at exactly the kind of nascent environment that our Sun formed in."

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