가장 깊은 노출을 통해 바라본 오리온성운

 

Credit: ESO/H. Drass et al.

 

사진 1>

별생성 구역인 오리온성운을 촬영한 이 멋진 사진은 ESO 초거대망원경(the Very Large Telescope, 이하 VLT)에 장착된 HAWK-I 적외선 카메라를 이용한 여러번의 노출로 촬영된 것이다.
이 사진은 지금까지 촬영된 이 지역의 사진들 중에서는 가장 깊은 노출을 이용하여 촬영된 것으로서, 이곳에 행성정도의 질량을 가진 희미한 천체들이 예상보다 훨씬더 많다는 것을 알려주었다.

 

 

VLT에 장착된 ESO의 HAWK-1 적외선 탐사기가 오리온성운의 심장부를 유례없이 깊이 엿보는데 사용되었다.
이 멋진 사진은 이전 관측보다 10 배나 많은 갈색난쟁이별의 존재와 홀로 떨어져 있는 행성 질량의 천체들을 보여주고 있다.
이번 발견은 오리온의 별생성 역사에 대해 일반적으로 받아들여지고 있는 가설에 대한 도전이 될 수 있다.
 

국제연구팀이 VLT에 장착된 HAWK-I 적외선 탐사기를 이용하여 오리온성운[1]에 대한 가장 포괄적이면서도 깊은 사진을 만들어냈다.

 

이 사진은 단순히 장대한 아름다움을 뽐내는 사진을 만든 것에만 의미가 있는 것이 아니라
희미한 갈색 난쟁이별들과 외따로 떨어져 있는 행성 정도 질량의 천체들이 엄청나게 많이 존재한다는 것을 알아낸 것에 큰 의미가 있다.

 

적은 질량의 천체들이 아주 많이 존재한다는 사실은 오리온성운의 별 생성 역사에 대해 흥미로운 통찰을 제공해주고 있다.

 

이 유명한 오리온성운은 오리온 자리에 24 광년의 폭으로 자리잡고 있으며 오리온의 칼이 자리잡고 있는 방향에서 희미한 조각처럼 맨눈으로도 볼 수 있는 성운이다.

 

오리온성운과 같은 몇몇 성운들은 그 안에서 탄생하는 수많은 뜨거운 별들로부터 발생하는 자외선 복사에 의해 밝게 빛나고 있다.
별들의 자외선 복사에 의해 가스가 이온화되면서 밝은 빛을 뿜어내고 있는 것이다.

 

오리온은 상대적으로 가까운 거리로 인해[2] 별의 생성 역사와 그 과정, 그리고 어떻게 수많은 별들이 서로 다른 질량을 가지고 생성될 수 있는지를 알아낼 수 있는 이상적인 실험실이 되어주고 있다.

 

이번 연구 논문의 공동저자인 칠레 발파라이소 대학 및 독일 막스플랑크 천문연구소 소속 아멜리아 바요(Amelia Bayo)가 설명하는 이번 사진의 중요성은 다음과 같다.
"오리온성운에서 얼마나 많은 적은 질량의 천체들이 발견되는지를 이해하는 것은 오늘날 우리가 견지하고 있는 별 생성 이론을 제약한다는 측면에서 매우 중요합니다. 오늘날 우리는 이처럼 적은 질량의 천체들이 주변 환경의 영향을 받아 형성된다는 것을 알고 있죠."
 
이번 사진이 흥미를 불러일으킨 이유는 사진에서 대단히 적은 질량을 가진 천체들이 예상외로 상당히 많이 발견되었기 때문이다.

즉, 오리온 성운이 지역적으로 더 가까우면서 활동성은 훨씬 적은 별생성구역보다 비례적으로 훨씬 더 많은, 적은 질량의 천체들을 형성하고 있는 것인지도 모른다는 점을 말해주고 있다. 

 

 

Credit: ESO/H. Drass et al.

사진 2> 이 사진은 VLT에 장착된 HAWK-I  적외선 카메라를 이용하여 촬영한 오리온성운의 다양한 부분부분을 보여주고 있다.

천문학자들은 별 생성 과정을 이해하기 위해 오리온성운과 같은 특정 지역에서 얼마나 많은 천체들이 서로 다른 질량을 가지고 형성되는지를 세어봤다.[3]

 

이번 연구가 수행되기 전까지 가장 많이 발견된 천체들은 그 질량이 대략 태양의 1/4 정도도 되는 천체들이었다.

이번에 오리온성운에서 대량으로 발견된 이 적은 질량의 천체들은 상당히 낮은 질량을 가진 전체 별들의 분포에 있어서 두번째 극대기인 오늘날 만들어진 것이다.

 

이번 관측은 또한 예전에 생각했던 것보다도 훨씬 많은 행성 크기의 천체들이 있을 것이라는 단서도 알려주었다.

 

그러나 이러한 천체들을 쉽게 관측할 수 있는 기술은 아직은 존재하지 않는다.
향후 2024년부터 운영에 들어갈 예정인 ESO의 E-ELT(European Extremely Large Telescope)는 관측 대상으로 이러한 천체들을 관측 가능하도록

설계되고 있다.

 

이번 연구의 수석 과학자인 독일 보쿰 루르 대학 천문연구소 및 칠레 카톨릭 대학의 홀거 드라스(Holger Drass)의 소감은 다음과 같다.
"저는 이번 연구 결과에서 우리가 행성 및 별의 생성을 연구하는 과학 분야의 새로운 시대를 엿보게 되었다는 느낌을 받고 있습니다. 현재로서는 우리의 관측한계 바깥에는 자유롭게 떠나니는 행성들이 엄청나게 많이 있을 가능성이 있습니다. 따라서 이번 사진은 E-ELT를 이용하게 되면, 지구보다도 작은 엄청나게 많은 행성들을 발견하게 될 것이라는 희망을 던져주고 있습니다."

 

 

 

Credit: ESO, IAU and Sky & Telescope

 

표 1>

이 표는 그 유명한 별자리인 오리온자리의 칼 부분에 자리잡고 있는 오리온성운(M42)의 위치를 보여주고 있다.
지도에 표시된 대부분의 별들은 괜찮은 날씨 조건 하에서라면 맨눈으로 볼 수 있는 별들이다.
오리온성운의 위치는 붉은색 원으로 표시되어 있다.

이 거대한 별생성구역은 맨눈으로도 관측이 가능하며 중급 구경의 아마추어 망원경으로는 상당히 인상적인 모습을 볼 수 있다.

 

 

각주

 

[1] 오리온과 같이 유명한 성운들은 H II 구역으로 알려져 있다. 

    이것은 이 지역이 이온화 수소로 가득찬 지역임을 말해주는 것이다. 

    우주 전역에 걸쳐 이 거대한 별사이 우주공간의 가스 구름이 자리잡고 있는 지역은

    별들이 탄생되고 있는 지역이다.

 

[2] 오리온성운까지의 거리는 약 1,350광년이다.

 

[3] 이러한 정보는 이른바 초기 질량 함수(the Initial Mass Function , IMF)를 만드는데 사용된다.
    이것은 얼마나 많은 별들이 탄생기에 서로 다른 질량을 가지고 형성되는지를 기술하는 한 가지 방법이다.
    이러한 정보는 특정 별무리의 기원에 대한 통찰을 제공해준다. 
    또다른 말로, '초기질량함수의 정확성을 결정하는 것'과

    '초기질량함수의 기원을 설명하는 확정된 이론을 갖는다는 것'은

    별의 생성을 연구하는데 있어 근본적인 중요성을 가지고 있다.

출처 : 유럽 남반구 천문대(European Southern Observatory) Science Release  2016년 7월 12일자 
         http://www.eso.org/public/news/eso1625/

 

참고 : M42을 비롯한 각종 성운에 대한 포스팅은 하기 링크 INDEX를 통해 조회할 수 있습니다.        
        https://big-crunch.tistory.com/12346974

 

원문>

eso1625 — Science Release

Deepest Ever Look into Orion

VLT infrared images reveal unexpected horde of low-mass objects

12 July 2016

ESO’s HAWK-I infrared instrument on the Very Large Telescope (VLT) in Chile has been used to peer deeper into the heart of Orion Nebula than ever before. The spectacular picture reveals about ten times as many brown dwarfs and isolated planetary-mass objects than were previously known. This discovery poses challenges for the widely accepted scenario for Orion’s star formation history.

An international team has made use of the power of the HAWK-I infrared instrument on ESO’s Very Large Telescope (VLT) to produce the deepest and most comprehensive view of the Orion Nebula [1] to date. Not only has this led to an image of spectacular beauty, but it has revealed a great abundance of faint brown dwarfs and isolated planetary-mass objects. The very presence of these low-mass bodies provides an exciting insight into the history of star formation within the nebula itself.

The famous Orion Nebula spans about 24 light-years within the constellation of Orion, and is visible from Earth with the naked eye, as a fuzzy patch in Orion’s sword. Some nebulae, like Orion, are strongly illuminated by ultraviolet radiation from the many hot stars born within them, such that the gas is ionised and glows brightly.

The relative proximity of the Orion Nebula [2] makes it an ideal testbed to better understand the process and history of star formation, and to determine how many stars of different masses form.

Amelia Bayo (Universidad de Valparaíso, Valparaíso, Chile; Max-Planck Institut für Astronomie, Königstuhl, Germany), a co-author of the new paper and member of the research team, explains why this is important: "Understanding how many low-mass objects are found in the Orion Nebula is very important to constrain current theories of star formation. We now realise that the way these very low-mass objects form depends on their environment."

This new image has caused excitement because it reveals a unexpected wealth of very-low-mass objects, which in turn suggests that the Orion Nebula may be forming proportionally far more low-mass objects than closer and less active star formation regions.

Astronomers count up how many objects of different masses form in regions like the Orion Nebula to try to understand the star-formation process [3]. Before this research the greatest number of objects were found with masses of about one quarter that of our Sun. The discovery of a plethora of new objects with masses far lower than this in the Orion Nebula has now created a second maximum at a much lower mass in the distribution of star counts.

These observations also hint tantalisingly that the number of planet-sized objects might be far greater than previously thought. Whilst the technology to readily observe these objects does not exist yet, ESO’s future European Extremely Large Telescope (E-ELT), scheduled to begin operations in 2024, is designed to pursue this as one of its goals.

Lead scientist Holger Drass (Astronomisches Institut, Ruhr-Universität Bochum, Bochum, Germany; Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile) enthuses: “Our result feels to me like a glimpse into a new era of planet and star formation science. The huge number of free-floating planets at our current observational limit is giving me hope that we will discover a wealth of smaller Earth-sized planets with the E-ELT.”

Notes

[1] Nebulae such as the famous one in Orion are also known as H II regions to indicate that they contain ionised hydrogen. These immense clouds of interstellar gas are sites of star formation throughout the Universe.

[2] The Orion Nebula is estimated to lie about 1350 light-years from Earth.

[3] This information is used to create something called the Initial Mass Function (IMF) — a way of describing how many stars of different masses make up a stellar population at its birth. This provides an insight into the stellar population’s origins. In other words, determining an accurate IMF, and having a solid theory to explain the origin of the IMF is of fundamental importance in the study of star formation.

More information

This research was presented in a paper entitled “The bimodal initial mass function in the Orion Nebula Cloud”, by H. Drass et al., published in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

The team is composed of H. Drass (Astronomisches Institut, Ruhr-Universität Bochum, Bochum, Germany; Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile), M. Haas (Astronomisches Institut, Ruhr-Universität Bochum, Bochum, Germany), R. Chini (Astronomisches Institut, Ruhr-Universität Bochum, Bochum, Germany; Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile), A. Bayo (Universidad de Valparaíso, Valparaíso, Chile; Max-Planck Institut für Astronomie, Königstuhl, Germany) , M. Hackstein (Astronomisches Institut, Ruhr-Universität Bochum, Bochum, Germany), V. Hoffmeister (Astronomisches Institut, Ruhr-Universität Bochum, Bochum, Germany), N. Godoy (Universidad de Valparaíso, Valparaíso, Chile) and N. Vogt (Universidad de Valparaíso, Valparaíso, Chile).

ESO is the foremost intergovernmental astronomy organisation in Europe and the world’s most productive ground-based astronomical observatory by far. It is supported by 16 countries: Austria, Belgium, Brazil, the Czech Republic, Denmark, France, Finland, Germany, Italy, the Netherlands, Poland, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom, along with the host state of Chile. ESO carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities enabling astronomers to make important scientific discoveries. ESO also plays a leading role in promoting and organising cooperation in astronomical research. ESO operates three unique world-class observing sites in Chile: La Silla, Paranal and Chajnantor. At Paranal, ESO operates the Very Large Telescope, the world’s most advanced visible-light astronomical observatory and two survey telescopes. VISTA works in the infrared and is the world’s largest survey telescope and the VLT Survey Telescope is the largest telescope designed to exclusively survey the skies in visible light. ESO is a major partner in ALMA, the largest astronomical project in existence. And on Cerro Armazones, close to Paranal, ESO is building the 39-metre European Extremely Large Telescope, the E-ELT, which will become “the world’s biggest eye on the sky”.

Links

• Research paper
• Photos of the VLT

Contacts

Holger Drass
Pontificia Universidad Católica de Chile / Astronomisches Institut, Ruhr-Universität Bochum
Santiago / Bochum, Chile / Germany
Cell: +491714890578
Email: hdrass@aiuc.puc.cl

Amelia Bayo
Universidad de Valparaíso / Max-Planck Institut für Astronomie
Valparaíso / Königstuhl, Chile / Germany
Cell: +56 981381715
Email: amelia.bayo@uv.cl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Cell: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media