제임스웹 우주망원경이 촬영한 말머리 성운(Barnard 33)

ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (AURA/STScI), ESA/Webb, CSA, K. Misselt (University of Arizona), M. Zamani (ESA/Webb)

왼쪽 사진은 2023년 11월, 유럽우주국(ESA) 유클리드 망원경이 촬영한 말머리 성운의 모습이다. 
가운데 사진은 허블우주망원경이 근적외선 망원경으로 촬영한 것으로 2013년 허블 발사 23주년을 기념하여 발표한 사진이다.  (참고 링크 : 허블발사 23주년 기념 릴리즈 )
이 사진을 통해 먼지에 가려져 있던 섬세한 구조가 처음으로 모습을 드러냈다. 
오른쪽 사진은 이번에 제임스웹 우주망원경이 NIRCam으로 촬영한 것이다. 

 

 

제임스웹 우주망원경이 밤하늘에서 가장 독특한 천체중 하나인 말머리 성운( the Horsehead Nebula)을 고해상도 적외선 영상으로 촬영해냈다. 

사진은 말머리 성운의 상단 '갈기' 부분을 촬영한 것으로 사진의 폭은 약 0.8광년이다.

 

NASA, ESA, CSA, K. Misselt (University of Arizona) and A. Abergel (IAS/University Paris-Saclay, CNRS)

사진은 제임스웹 우주망원경에 장착된 NIRCam(근적외선 망원경, Near-infrared Camera)으로 촬영되었다. 
사진 하단의 구름은 차가운 수소분자가 주를 이루고 있어 푸른 빛으로 보인다.  
갈기 위로 뻗어나온 붉은 빛은 이온화된 수소가스에 의해 만들어진 것이다. 
제임스웹 우주망원경이 촬영한 다른 사진들과 마찬가지로 사진 배경에 점점히 박힌 수많은 은하들이 보인다. 

이 사진은 오리온자리에 위치한 오리온 B분자구름으로 알려진 고밀도 지역의 서쪽을 촬영한 것이다. 
먼지와 가스 구름이 폭발적으로 터져 올라오는 말머리 성운은, 바너드 33( Barnard 33 )으로도 알려져 있으며 1,300광년 거리에 위치하고 있다. 

이 성운은 성간물질의 붕괴로 만들어졌으며 근처에 있는 뜨거운 별빛을 받아 빛나고 있다. 
말머리를 감싸고 있던 가스 구름은 이미 모두 흩어져 버렸고, 남은 말머리 성운은 복잡하게 얽힌 물질 다발이 돌출된 부분으로서 침식되기가 쉽지 않은 상태이다. 
천문학자들은 이 말머리 형태가 5백만 년은 더 유지될 것으로 보고 있다.  

말머리 성운은 광분해지역(photodissociation region)으로 알려져 있다.
이 지역을 약어로 PDR로 쓰기도 한다. 
광분해지역이란 강력한 별의 자외선으로 인해 따뜻하게 데워진 중성 가스와 먼지가 뭉쳐있는 지역을 말한다.
이런 지역은 완전 이온화된 가스가 있는 별 주위와 이 별을 벼려낸 분자구름 사이에 위치하게 된다. 
자외선 복사는 이 지역의 화학적 특성에 강력한 영향을 미치는 주요 열원으로 작동한다. 

 

이 지역은 분자 대부분이 중성의 안정된 상태로 남아있기 충분할만큼의 밀도로 성간 가스가 뭉쳐져 있긴 하지만 
별로부터 쏟아져나오는 강력한 자외선을 막아낼만큼은 아닌 지역이다. 
이와 같은 PDR 지역의 복사광은 이 지역의 물리적, 화학적 특성을 이해하는 유일한 도구이며 우리 은하 미리내의 성간물질 진화를 추동하는 원동력이 된다.  

말머리 성운은 우리로부터 그렇게 멀리 떨어져 있지 않은 점, 그리고 우리에게 그 모서리를 드러내고 있는 배치로 인해 
천문학자들로 하여금 PDR의 물리적 구조를 이해하는데 이상적인 관측 대상이 된다.
또한 천문학자들은 이를 통해 각각의 환경에서 가스와 먼지의 분자 진화양상과 각 지역간 전이양상을 연구하고 있다. 
이처럼 이 지역은 성간물질들이 뿜어내는 복사가 만들어내는 상호작용을 연구할 수 있는 최상의 지역 중 하나이다. 

 

NASA, ESA, CSA, K. Misselt (University of Arizona) and A. Abergel (IAS/University Paris-Saclay, CNRS)

이 사진은 MIRI(중적외선 장비, Mid-Infrared Instrument)로 촬영한 것이다. 
중적외선은 먼지상태의 규산염과 다환방향족탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbons)라 불리는 검댕이와 같은 분자의 복사를 포착해낸다. 



제임스웹 우주망원경에 장착된 MIRI와 NIRCam 덕분에 말머리 성운의 모서리를 가장 세부적으로 분석해낼 수 있었다. 
별에서 쏟아져나온 자외선이 먼지 구름을 증발시킬 때, 먼지 입자들이 구름으로부터 쓸려나오며 가열된 가스를 함께 쓸고 나온다. 
제임스웹 우주망원경이 포착해낸 가느다란 줄기 구조는 바로 이러한 움직임이 발생하는 지역을 추적해낸 것이다. 

 

이번 사진은 또한 먼지가 어떻게 배경의 빛을 막아서거나 투과하고 있는지를 보여주고 있어 이 성운의 다차원적 형상이 어떻게 생겼는지 이해하는데도 도움을 주고 있다. 

천문학자들은 향후 분광데이터를 연구하여 이 성운 전반에서 벌어지고 있는 물리적 화학적 속성의 변화양상을 추적할 예정이다. 

이번 관측은 제임스웹 우주망원경 관측프로그램 1192를 통해 촬영된 것으로 2024년 4월 29일 아스트로노미앤아스트로피직스에 개재되었다. 

 

 

출처 : NASA 제임스웹 우주망원경 공식 사이트 2024년 4월 29일 뉴스