제임스웹우주망원경과 허블우주망원경이 촬영한 게성운(M1)비교

Credits  Image  NASA, ESA, CSA, STScI, Jeff Hester (ASU), Allison Loll (ASU), Tea Temim (Princeton University)

사진 설명 : 

이 사진은 허블우주망원경과 제임스웹우주망원경의 사진을 비교한 것으로 왼쪽이 허블우주망원경이 촬영한 것이다. 

 

 

이제까지 본 적 없는 M1의 세밀한 모습이 이 초신성 잔해의 수수께끼와 같은 역사를 규명하는데 도움을 주고 있다. 
제임스웹 우주망원경이 황소자리 방향으로 6,500 광년거리에 있는 초신성 잔해, 게성운을 겨냥했다. 

상대적으로 가까운 거리에 있는 초신성 폭발잔해인  게 성운은 1054년 처음 관측된 이래 초신성의 조건과 행동양상 및 폭발의 여파를 연구하고자 하는 과학자들의 지속적인 주목을 받아왔다. 

 

Credits  Image  NASA, ESA, CSA, STScI, Tea Temim (Princeton University)

 

사진설명 : 제임스웹우주망원경이 촬영한 M1

이 사진은 여러 요소들로 구성되어 있다. 우선 주황색으로 나타나는 부분은 이중이온화황을 나타낸다.

파란색은 이온화 철, 밝은 노란색과 초록색은 먼지를 나타내며, 백색은 싱크로톤 복사*를 나타낸다. 

 

(*싱크로트론복사 : 광속에 가까운 속력으로 움직이는 전자나 이온과 같은 하전입자가 자기장에 의해서 그 경로를 바꿀 때 방출하는 전자기 에너지. 설명출처 : https://100.daum.net/encyclopedia/view/b14s0213a )

 

각 색깔에 따른 JWST의  필터 할당 내역 Credits  Image  NASA, ESA, CSA, STScI, Tea Temim (Princeton University)

게 성운의 기원을 연구하는 프린스턴 대학 티 테민(Tea Temim)이 이끄는 연구팀은 제임스웹 우주망원경에 장착된 NIRCam(근적외선 카메라, Near-Infrared Camera)와 MIRI(중적외선 장비, Mid-Infrared Instrument)로  게 성운을 관측했다.  

테민은 제임스웹 우주망원경의 뛰어난 감도와 공간분해능으로 분출 물질의 조성을 정확하게 알 수 있었다면서 특히 분출물질의 성분 중 철과 니켈을 통해 어떤 유형의 폭발이 있었던 것인지 추정할 수 있을 것이라고 말했다. 

 

제임스웹 우주망원경이 촬영한 사진은 2005년 허블우주망원경이 가시광 파장으로 촬영한 사진의 모습과 일견 비슷해 보인다.

 

제임스웹 우주망원경의 적외선 관측자료에서는 가득 들어찬 가스 다발 사이로 상자같은 구조의 성긴 다발들이 주황색으로 나타난다. 특히 중심의 먼지 알갱이가 뿜어내는 복사는 제임스웹 우주망원경 사진에서 처음으로 볼 수 있었다. 이 먼지 알갱이들은 밝은 노란색과 초록색으로 표현되어 있다. 즉, 제임스웹우주망원경의 적외선 파장을 통해 게 성운 내부에서 진행중인 사건들이 훨씬 더 눈에 띠게, 그리고 훨씬 더 세밀하게 그 모습을 드러낸 것이다. 

특히 제임스웹 우주망원경은 싱크로톤 복사로 알려진 전자와 같은 대전입자가 자기장 선을 따라 거의 빛의 속도에 육박하는 속도로 움직이며 만들어내는 복사를 확연하게 드러내 주었다. 
이 복사가 사진에서는 게 성운의 내부를 가득 채운 연기처럼 보인다. 
이러한 구조는 성운의 중심에서 빠르게 회전하고 있는 중성자별인 펄서가 만들어낸 것이다. 

펄서의 강력한 자기장은 입자를 극한의 속도로 가속시키고 가속된 입자들로부터 방출된 복사가 자기장 선을 휘감으며 흐르게 된다. 전자기장 스펙트럼 전 영역에서 복사된 싱크로톤 복사가 제임스웹 우주망원경의 NIRCam을 통해 유례없이 세밀하게 포착된 것이다. 

 

게 성운의 펄서 위치를 찍기 위해서는 동심원 구조를 이루는 가닥을 쫓아가면 된다. 

성운의 중심에 있는 펄서와 그 주변을 상세히 설명하는 동영상.  CREDIT: NASA, ESA, CSA, and D. Kirshenblat (STScI)

 

 

중심에서 비교적 먼 부분에는 복사가 만들어낸 얇고 하얀 매듭들이 보인다. 
서로 가까이 뭉쳐져 있는 휘어진 가닥들이 펄서 자기장의 외곽 구조를 한정하면서 게 성운의 형상을 만들어내고 있다. 

중심 좌우에는 모서리를 이루는 먼지 다발에서 나와 마치 성운의 허리를 꼭 죄는 듯 안쪽으로 날카롭게 휘어들어가며 중성자 별까지 이어지는 하얀 물질이 보인다. 
이러한 구조는 팽창하는 초신성 폭풍이 고밀도 가스 띠에 차단되면서 만들어진 것으로 보인다. 

펄서로부터 쏟아져나온 폭풍이 빠른 속도를 유지하며 가스와 먼지 층을 바깥으로 밀어내고 있다. 
잔해 안쪽 사이사이에 보이는 밝은 노란색과 초록색으로 얼룩진 다발들은 거대한 규모의 고리 구조를 이루는데 여기가 알갱이를 품고 있는 지역이다. 

게 성운의 과거를 알아내려는 노력은 제임스웹 및 다른 망원경들이 획득한 이전 관측 자료의 도움을 받아 계속될 것이다. 

 

과학자들은 내년 쯤 게성운에 대한 허블우주망원경의 새로운 데이터를 얻게 된다. 
이는 20여 년에 걸친 게 성운의 복사선을 관측한 첫번째 데이터이다. 

이를 통해 허블우주망원경과 제임스웹 우주망원경의 데이터를 보다 정밀하게 비교할 수 있을 것이다. 

출처 : NASA 제임스웹 우주망원경 공식사이트 2023년 10월 30일 뉴스

 

참고링크 : 초신성폭발잔해 M1에 대한 보다 자세한 내용