공기펌프자리 U별 (U Antliae) : 늙은별에서 뿜어져나오는 연기가득한 거품들

 

Credit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/F. Kerschbaum

 

사진1> ALMA가 촬영한 이 사진은 과거에 가능했던 관측 한계보다도 훨씬 더 희미한 공기펌프자리 U별의 껍데기 구조를 보여주고 있다.

공기펌프자리 U별은 약 2,700년 전 빠르게 질량을 잃어버리는 짧은 기간을 거쳤다.

고작 수백년 동안의 짧은 기간동안 이 물질들은 껍데기 구조를 이루고 빠른 속도로 분출되어 나갔다.

이 껍데기를 좀더 세밀하게 관측해 본 결과 이 껍데기는 줄무늬기초구조(filamentary substructures)라고 알려진, 얇고 성긴 가스 구름이라는 증거를 얻을 수 있었다.

 

천문학자들이 ALMA를 이용하여 독특한 붉은색 별인 공기펌프자리 U별 주위에 뿜어져나온 거품의 대단히 상세하고 아름다운 모습을 인상적으로 담아냈다.

천문학자들은 이번 관측을 통해 별이 생애 후반기에 접어드는 동안 어떻게 진화를 해나가는지 이해하는데 도움을 받을 수 있을 것이다.

 

희미한 남반구 별자리인 공기펌프자리를 쌍안경으로 주의깊게 살펴보면 대단히 빨갛게 보이는 별 하나를 찾을 수 있다.

이 별은 주단위로 약간씩 그 밝기가 변하는 별이다.

 

이 독특한 별은 공기펌프자리 U별(U Antliae)이라 불리며 ALMA를 이용한 관측을 통해 그 주위에 매우 얇은 구형 껍데기를 두르고 있다는 사실이 밝혀졌다.

공기펌프자리 U별[1]은 탄소별로서 주계열 상의 거대별들 쪽으로 가깝게 진화해간 차갑고 밝은 별이다.

 

공기펌프자리 U별은 약 2,700년 전 빠르게 질량을 잃어버리는 짧은 기간을 거쳤다.

고작 수백년 동안의 이 짧은 기간동안 이 물질들은 껍데기 구조를 이루고 빠른 속도로 분출되어 나갔다.

이 껍데기를 좀더 세밀하게 관측해 본 결과 이 껍데기는 줄무늬기초구조(filamentary substructures)라고 알려진 얇고 성긴 가스 구름이라는 증거를 얻을 수 있었다.

 

이 인상적인 광경은 ALMA 전파 망원경이 제공해주는 다파장 고해상도 촬영능력에 의해 포착될 수 있었다.

 

ALMA는 공기펌프자리 U별의 훨씬 더 희미한 구조들을 관측할 수 있다.

 

이번 ALMA의 관측 데이터는 단순한 한 장의 사진이 아니다. 

이번 ALMA 데이터는 미세하게 서로 다른 파장에서 한 장 한 장을 촬영하여 3차원 데이터셋을 만들어냈다.

 

이것이 의미하는 것은 도플러 효과에 의해 서로 다른 각 장의 데이터셋에서 각각 다른 속도로 관측자 쪽으로 다가오거나 멀어지는 가스의 움직임을 보여주고 있다는 것이다.

 

이 껍데기 구조가 인상적인 점은 대칭이 매우 높은 원형이라는 점과 매우 얇게 형성되어 있다는 점이다.

서로 다른 속도를 표시함으로써,마치 X선으로 단층 촬영한 인체를 컴퓨터에 표시하듯이 이 우주 거품을 가상의 낱장으로 표시할 수 있었다.

 

이러한 유형에 속하는 별들의 대기와 껍데기 구조의 화학적 조성을 이해하고 질량 분출로부터 이 껍데기 구조가 어떻게 만들어졌는지를 이해하는 것은 초기 우주에서 별과 은하가 어떻게 진화하였는지를 적절하게 이해하는데 있어 매우 중요한 요소이다.

 

이와 같은 유형에 속하는 별인 공기펌프자리 U별의 껍데기는 탄소와 여러 원소들에 기반을 둔 다양한 화학적 조성을 보이고 있다.

이 물질들은 물질의 재순환을 도울 것이고 별 사이 공간에서 70%이르는 먼지를 채우는데 한 몫할 것이다.

 

 

Credit:ESO, IAU and Sky & Telescope

 

표1> 이 표는 공기펌프자리에서 공기펌프자리 U별의 위치를 보여주고 있다.

진한 붉은 색을 띠고 있는 이 변광성은 작은 쌍안경으로도 관측이 가능하다.

 

 

Credit:ESO, Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

 

사진 2> DSS2에서 촬영한 이 사진에는 진한 붉은색의 별 공기펌프자리 U별과 그 주변의 풍경이 담겨 있다.

 

Credit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), F. Kerschbaum

 

사진3> ALMA가 촬영한 이 사진은 독특한 붉은색의 탄소별인 공기펌프자리 U별과 이 별을 둘러싸고 있는 물질 껍데기를 보여주고 있다.

각 색체는 지구에서 바라본 시선방향을 따라 빛을 뿜어내고 있는 물질들의 움직임을 보여주고 있다.

파란색 물질들은 공기펌프자리 U별과 관측자인 우리 사이에 놓인 것으로 우리 쪽으로 멀어지고 있는 물질들이다.

모서리를 둘러싸고 있는 붉은 색 물질은 별로부터는 떨어져 나가고 있으나 우리쪽으로 다가오고 있다.

화상을 좀더 선명하게 표시하기 위해 반대쪽에서 이루어지고 있는 물질의 움직임은 포함되지 않았으나 이곳 역시 동일한 방식으로 우리로부터 멀어지고 있다. 

 

각주

[1] 공기펌프자리 U별이라는 이름은 이 별이 공기펌프자리에서 발견된 밝기가 변하는 별들 중 4번째 별이라는 뜻을 품고 있다. 

이와같은 변광성에 이름을 붙이는 것은 해당 별의 발견이 계속되가면서 복잡한 일련의 절차를 따르고 있다. 

이에 대한 설명은 다음의 링크를 참고하라. 

     https://www.aavso.org/naming-variables

 

출처 : 유럽남부천문대(European Southern Observatory) Photo Release  2017년 9월 20일자 

       http://www.eso.org/public/news/eso1730/

         

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

         

 

원문>

eso1730 — Photo Release

Ageing Star Blows Off Smoky Bubble

20 September 2017

Astronomers have used ALMA to capture a strikingly beautiful view of a delicate bubble of expelled material around the exotic red star U Antliae. These observations will help astronomers to better understand how stars evolve during the later stages of their life-cycles.

In the faint southern constellation of Antlia (The Air Pump) the careful observer with binoculars will spot a very red star, which varies slightly in brightness from week to week. This very unusual star is called U Antliae and new observations with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) are revealing a remarkably thin spherical shell around it.

U Antliae [1] is a carbon star, an evolved, cool and luminous star of the asymptotic giant branch type. Around 2700 years ago, U Antliae went through a short period of rapid mass loss. During this period of only a few hundred years, the material making up the shell seen in the new ALMA data was ejected at high speed. Examination of this shell in further detail also shows some evidence of thin, wispy gas clouds known as filamentary substructures.

This spectacular view was only made possible by the unique ability to create sharp images at multiple wavelengths that is provided by the ALMA radio telescope, located on the Chajnantor Plateau in Chile’s Atacama Desert. ALMA can see much finer structure in the U Antliae shell than has previously been possible.

The new ALMA data are not just a single image; ALMA produces a three-dimensional dataset  (a data cube) with each slice being observed at a slightly different wavelength. Because of the Doppler Effect, this means that different slices of the data cube show images of gas moving at different speeds towards or away from the observer. This shell is also remarkable as it is very symmetrically round and also remarkably thin. By displaying the different velocities we can cut this cosmic bubble into virtual slices just as we do in computer tomography of a human body.

Understanding the chemical composition of the shells and atmospheres of these stars, and how these shells form by mass loss, is important to properly understand how stars evolve in the early Universe and also how galaxies evolved. Shells such as the one around U Antliae show a rich variety of chemical compounds based on carbon and other elements. They also help to recycle matter, and contribute up to 70% of the dust between stars.

Notes

[1] The name U Antliae reflects the fact that it is the fourth star that changes its brightness to be found in the constellation of Antlia (The Air Pump). The naming of such variable stars followed a complicated sequence as more and more were found and is explained here.

More information

This research was presented in a paper entitled “Rings and filaments. The remarkable detached CO shell of U Antliae”, by F. Kerschbaum et al., to appear in the journal Astronomy & Astrophysics.

The team is composed of F. Kerschbaum (University of Vienna, Austria), M. Maercker (Chalmers University of Technology, onsala Space Observatory, Sweden), M. Brunner (University of Vienna, Austria), M. Lindqvist (Chalmers University of Technology, onsala Space Observatory, Sweden), H. Olofsson (Chalmers University of Technology, onsala Space Observatory, Sweden), M. Mecina (University of Vienna, Austria), E. De Beck (Chalmers University of Technology, onsala Space Observatory, Sweden), M. A. T. Groenewegen (Koninklijke Sterrenwacht van België, Belgium), E. Lagadec (Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, France), S. Mohamed (University of Cape Town, South Africa), C. Paladini (Université Libre de Bruxelles, Belgium), S. Ramstedt (Uppsala University, Sweden), W. H. T. Vlemmings (Chalmers University of Technology, onsala Space Observatory, Sweden), and M. Wittkowski (ESO)

The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an international astronomy facility, is a partnership of ESO, the U.S. National Science Foundation (NSF) and the National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan in cooperation with the Republic of Chile. ALMA is funded by ESO on behalf of its Member States, by NSF in cooperation with the National Research Council of Canada (NRC) and the National Science Council of Taiwan (NSC) and by NINS in cooperation with the Academia Sinica (AS) in Taiwan and the Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

ALMA construction and operations are led by ESO on behalf of its Member States; by the National Radio Astronomy Observatory (NRAO), managed by Associated Universities, Inc. (AUI), on behalf of North America; and by the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) on behalf of East Asia. The Joint ALMA Observatory (JAO) provides the unified leadership and management of the construction, commissioning and operation of ALMA.

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 and its world-leading Very Large Telescope Interferometer as well as two survey telescopes, VISTA working in the infrared and the visible-light VLT Survey Telescope. ESO is also a major partner in two facilities on Chajnantor, APEX and ALMA, the largest astronomical project in existence. And on Cerro Armazones, close to Paranal, ESO is building the 39-metre Extremely Large Telescope, the ELT, which will become “the world’s biggest eye on the sky”.

Links

• Research paper
• Photos of ALMA

Contacts

Franz Kerschbaum
University of Vienna
Vienna, Austria
Tel: +43 1 4277-51856
Email: franz.kerschbaum@univie.ac.at

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
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