남쪽 게성운(Hen 2-104) : 허블우주망원경 발사 29주년 기념 사진

 

Credits NASA, ESA, and STScI

 

Credits NASA, ESA, and STScI

 

사진 1, 2> 성운에서 여러 다발을 이루고 있는 가스들의 다양한 색깔은 각각 서로 다른 성분의 기체를 표시하고 있는 것으로 초록색은 수소를, 빨간색은 황을, 주황색은 질소를, 파란색은 산소를 나타내고 있다. 

사진의 천체는 이중별의 상호 중력작용에 의해 만들어진 것으로 남반구의 켄타우루스자리에 위치하며 지구로부터는 수천광년 거리에 자리잡고 있다. 

이 이중별은 적색거성과 백색왜성으로 구성되어 있다. 

이들은 서로 너무나 가까이 붙어 있어서 사진에서 이들을 각각의 별로 식별해내기는 어려운 상태이다. 

그러나 두 별은 서로 공전하면서 우주 공간으로 방대하게 팽창하는 가스를 두 개 만들어내고 있다. 

두 별은 모두 뜨거운 물질로 만들어진 평평한 원반 안에 자리잡고 있다.

이 원반은 바깥으로 몰아쳐나오는 가스를 제약하고 있고 그 결과 바깥으로 몰아쳐나오는 가스는 이 별들의 위와 아래 부분으로만 뻗어나오고 있다. 

이러한 현상은 이 성운에 명확히 구별되는 두 개의 모래시계 모양을 만드는 원인이 되었다. 

가스와 먼지로 만들어진 거품들은 모서리에서 가장 밝은 빛을 내는데 이것이 바로 게다리 형상을 만드는 원인이 되고 있다. 

사진에 표현해낸 각각의 색은 수소와 황, 질소와 산소 기체를 보여주고 있다. 

이 사진은 허블우주망원경 발사 24주년 기념의 일환으로 촬영된 것이다. 

 

천문학자들이 허블우주망원경 발사 29주년을 기념하여 찬란한 색깔을 뽐내는 남쪽 게성운을 촬영하였다. 

Hen 2-104라는 공식 등재명을 가지고 있는 이 성운은 남반구의 별자리인 켄타우루스자리에 지구로부터 수천 광년 거리에 위치하고 있다. 

 

이 성운은 서로를 공전하고 있는 이중별계에 의해 깎이고 다듬어진 두 개의 모래시계가 겹쳐진 형상을 하고 있다. 

이 이중별계는 늙은 적색거성과 연료를 이미 모두 소진해 버린 백색왜성으로 구성되어 있다. 

적색거성은 자신의 외곽층을 벗어 내버리고 있는 중이다. 

그리고 이렇게 뿜어져나온 물질들 중 일부가 짝꿍별인 백색왜성의 중력에 끌려 백색왜성으로 빨려들어가고 있다. 

그 결과 두 별 모두 두 별 사이를 가로지르며 뼐쳐져 있는 평평한 가스 원반에 파묻혀 있다. 

이 원반은 바깥쪽으로 흘러나오는 가스의 흐름을 제약하고 있으며 그 결과 원반의 위쪽과 아래쪽으로만 물질이 빠르게 흘러나오며 사라지고 있다. 

이러한 과정이 모래시계와 같은 형태를 만들고 있는 것이다. 

 

Credits NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

 

사진 3> 이 도표는 남쪽 게성운 중심의 이중별에 의해 뿜어져 나오는 한쌍의 거대한 양극성 거품이 만들어낸 모래시계 구조를 분석하고 있다. 

가스들이 상당히 희박하게 퍼져 있어서 모래시계 구조를 완벽하게 구성하는데는 모자른 상황이다. 

하지만 거품의 경계 부분이 밝게 빛나면서 게다리 형상을 만들어주고 있다. 

이중별을 감싸고 있는 원반의 물질들이 이중별로부터 뿜어져나오는 물질들의 방향을 제약하고 있다. 

이 원반에서 두 개의 제트가 뿜어져나오는데 이 제트는 별사이우주공간의 물질들을 쓸어내면서 이중별에서 멀리 떨어진 부분에서 점들을 만들어내고 있다. 

 

 

가스와 먼지로 만들어진 거품들은 가장자리가 가장 밝게 보이는데 이 밝게 보이는 부분들이 마치 게다리처럼 보인다. 

이 "다리들"은 바깥쪽으로 몰아쳐나오는 폭풍이 주위를 둘러싼 별사이 우주공간의 가스와 먼지 또는 예전에 적색거성으로부터 흘러나온 물질들을 

쓸어내는 부분을 나타내고 있는 것으로 보인다. 

 

바깥으로 몰아쳐 나오는 폭풍은 이 이중별계의 전체 수명에 비하면 대단히 작은 부분에 지나지 않는 수천년 상관동안만 지속된 것으로 보인다. 

이는 이 성운의 외곽 구조는 만들어진지 수천년 정도일 수 있지만 안쪽에 위치한 모래시계 구조는 좀더 최근에 바깥으로 몰아쳐나오는 폭풍에 의해 만들어졌을 것임을 시사한다. 

 

적색거성도 결국 백색왜성으로 붕괴될 것이다. 

그 이후 남게 되는 한쌍의 백색왜성들은 주위의 가스를 밝게 빛나게 하면서 행성상성운을 만들게 될 것이다. 

 

이 천체가 처음 알려진 것은 1960년대 후반이었다. 

당시 이 천체는 그저 일반적인 하나의 별로 간주되었다. 

1989년 천문학자들은 ESO 라실라 천문대에서 대칭성 거품의 형태를 띤 게 모양의 팽창을 계속하고 있는 성운을 촬영하였다. 

이때의 관측은 밝은 중심지역으로부터 뿜어져나오는 모래시계모양의 외곽구조를 보여주었다. 

1999년 허블우주망원경이 촬영한 남쪽 게성운의 사진은 좀더 섬세한 구조를 보여주었다. 

 

가장 최근에 촬영된 이 사진은 2019년 3월에 촬영된 것으로서 허블우주망원경이 가지고 있는 최고해상도 최신 관측기기이자 다양한 색깔 필터를 탑재하고 있고 광대역카메라3로 촬영된 것이다. 

이 사진은 성운 내에서 불타오르고 있는 여러 가스들에 대응되는 다양한 색채로 수집된 데이터를 조합한 것으로 사진에서 붉은 색은 황을, 초록색은 수소를, 주황색은 질소를, 파란색은 산소를 나타낸다. 

 

 

Credits NASA, ESA, and J. DePasquale (STScI)

 

사진 4> 이 도표는 남쪽 게성운의 화학적 구성을 연구하는데 허블우주망원경의 분광 관측 데이터가 어떻게 사용되는지를 보여주고 있다. 

모래시계 모양의 성운은 내부에 품고 있는 두 개의 늙은 중심별에서 벼려진 원소들을 가지고 있으며 이 원소들은 우주공간으로 밀쳐져 나오고 있다. 

중심의 이중별에 의해 이온화된 원소들은 특정 파장에서 빛을 내뿜고 있다. 

허블우주망원경의 분광기(Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph, 이하 STIS) 는 수소, 황, 산소, 질소에서 복사되는 데이터를 이용하여 성운의 먼지다발들을 각각의 원소에 대응되는 색깔로 표현하고 있다. 

STIS와 WFC3로 수집된 데이터는 이 성운에 각각의 가스들이 분포하는 양상을 보여주고 있다. 

STIS의 분광관측 데이터는 또한 성운의 중심에 자리잡고 있는 두 개 별의 특징을 이해하는데 도움을 주고 있다. 

이렇게 우주로 뿜어져나온 물질들은 향후 새로운 세대의 별들과 행성들, 그리고 가능하다면 생명체를 만드는 재료로 활용될 것이다. 

향후 제임스웹우주망원경이 설치되면 분광기를 이용하여 외계행성의 탐사에서부터 머나먼 우주의 관측까지 다양한 방면의 천문학적 연구를 일상적으로 수행하게 될 것이다. 

 

허블우주망원경은 1990년 4월 24일 우주왕복선 디스커버리호에 실려 발사되었다. 

허블우주망원경은 우주공간에 설치된 이래 지구대기의 왜곡효과에 구애됨 없이 근자외선과 가시광선, 근적외선 대역에서 우주를 관측해왔다. 

지난 29년동안 허블우주망원경을 통해 천문학과 천체물리학에서 혁명적인 성과를 이뤄내는 발견이 계속되어 왔다. 

 

허블이 이룬 주요 업적들로는 다음과 같은 것들을 들 수 있다. 

진화하는 우주를 가장 깊숙히까지 관측해 낸 것, 지근거리 별 주위에서 행성이 만들어지고 있는 원반을 관측해 낸 것, 다른 별의 주위를 도는 행성의 대기를 화학적으로 분석해 낸 것, 이웃 은하의 중심에 자리잡고 있는 초거대질량의 블랙홀을 식별해 낸 것, 우주의 팽창을 증명해 내고 우주의 팽창이 아직은 그 정체를 알 수 없는 에너지에 의해 가속되고 있음을 알아낸 것 등이다. 

 

 

허블 우주망원경이 걸어온 길

 

허블우주망원경은 1990년 4월 24일 발사이래 140만 회의 관측이 이루어지는 동안 45,000개에 육박하는 천체들을 관측했다. 

이 기간동안 허블우주망원경은 우리 지구를 16만 9천회 공전하였으며 이동 거리는 총 67억 2천만 킬로미터에 달한다. 

허블우주망원경의 관측 데이터는 153테라바이트를 넘어서고 있다. 

이 데이터는 모두 현재와 미래 세대의 연구원들에게 유용하게 활용될 것이다. 

허블우주망원경의 관측데이터를 이용한 논문은 16,000개 이상이 발행되었다. 

허블우주망원경은 미국항공우주국 NASA와 유럽우주국 ESA가 함께 진행하는 국제협력 프로젝트이다. 

 

 

출처 : 허블사이트 2019년 4월 18일 발표 뉴스

        http://hubblesite.org/news_release/news/2019-15

         

참고 : 남쪽 게성운(Hen 2-104)을 비롯한 다양한 성운에 대한 포스팅은 하기 링크 INDEX를 통해 조회할 수 있습니다.
        https://big-crunch.tistory.com/12346974