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암흑성운

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목차

1. 개요

암흑 성운은 분자 구름의 일부로, 먼지나 가스에 의해 배경의 별빛을 흡수하여 검은 구름처럼 보이는 천체이다. 성간 가스의 중력 수축과 열운동으로 인한 확산 경향의 상호작용을 통해 형성되며, 내부에서 항성이 생성되기도 한다. 항성을 잉태한 암흑 성운은 자외선에 의해 산광 성운으로 변하며, 산광 성운의 팽창은 주변 암흑 성운에서 연쇄적인 항성 탄생을 유발한다. 대규모 암흑 성운은 육안으로도 관측 가능하며, 별의 밀도 분포도를 통해 다른 암흑 성운의 존재를 확인할 수 있다. 주요 암흑 성운으로는 말머리 성운, 석탄자루 성운 등이 있다.

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    석탄자루 성운은 켄타우루스자리와 파리자리에 걸쳐 있는 어두운 성운으로, 1499년 처음 관측되었으며, 주변 별빛을 반사하여 희미하게 빛나고, 오스트레일리아 원주민과 잉카인에게는 각각 다른 이름으로 불리며 대중문화 작품에도 등장한다.
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    원시별은 별의 진화 초기 단계로, 분자 구름의 중력 붕괴로 형성되어 수소 핵융합을 시작하기 전 주변 가스와 먼지를 흡수하며 성장하고, 강착 원반과 쌍극류를 형성하며, 적외선 및 밀리미터 영역에서 관측되며, 중심부의 중수소 핵융합을 통해 에너지를 생성하고 주변 물질이 소실된 후 T 타우리형 별 또는 허빅 Ae/Be형 별로 관측되는 천체이다.
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암흑성운
개요
말머리 성운 앞의 암흑 성운 B33
말머리 성운 (IC 434) 앞의 암흑 성운 B33
설명가시광선을 차단하는 종류의 성간운
특징
밀도주위보다 훨씬 높음
구성미세한 먼지 입자
기체
종류
예시말머리 성운 앞의 B33
황소자리 분자 구름
뱀주인자리 로피우스 168
석탄 자루 성운
카멜레온자리 분자 구름

2. 특징

암흑 성운은 가시광선 영역에서 빛을 흡수하여 어둡게 보이는 성운으로, 분자 구름 복합체의 일부를 구성한다. 지구에서 관측했을 때, 암흑 성운에 포함된 먼지와 가스에 의해 배경의 별이나 은하의 빛이 흡수되어 검은 구름처럼 보인다. 이러한 특징 때문에 '암흑 성운'이라는 이름이 붙었다.

오리온자리의 말머리 성운은 암흑 성운의 대표적인 예시로, 산광성운이 말머리 모양으로 침식된 것처럼 보인다. 여름철 은하수의 암흑대나 남십자자리의 석탄 자루(콜색)와 같이 큰 규모의 암흑 성운을 제외하면, 대부분 육안으로는 관측하기 어렵고 사진 촬영을 통해서만 그 모습을 확인할 수 있다.

21세기 초, 컴퓨터 기술의 발달로 별밤 사진에서 단위 입체각당 별의 수를 계산하여 별의 밀도로 하늘을 표현하는 별 수 밀도 분포도를 만들 수 있게 되었다. 이를 통해 별의 수가 적은 암흑 성운을 쉽게 확인할 수 있다. 또한, 가시광선 영역에서 별 수 밀도를 통해 암흑 성운의 물리량인 소광량을 계산할 수 있다.

암흑 성운은 밤하늘에서 뚜렷한 암흑 구름 별자리를 형성하기도 한다. 예를 들어, 석탄자루 성운(하늘의 에뮤)는 여러 암흑 성운으로 이루어진 에뮤 모양의 고대 원주민 별자리이다.

성간 가스는 중력에 의해 수축하려는 경향과 열운동에 의해 확산하려는 경향을 동시에 가진다. 외부에서 에너지가 공급되지 않으면 성간 가스는 복사를 내면서 내부 에너지가 감소하고, 분자를 형성한다. 또한, 중력에 의한 수축 경향이 강해져 밀도가 증가하는데, 이를 분자운 형성이라고 한다.

분자운은 자체 중력으로 계속 수축하여 중심부에서 핵융합이 시작되면 항성이 탄생한다. 항성을 품은 암흑 성운은 항성에서 나오는 자외선에 의해 중성 수소 가스가 전리되어 빛나는 구름처럼 보이는데, 이를 산광성운 또는 HII 영역이라고 한다. 따라서 산광 성운과 암흑 성운은 종종 인접해 있다.

산광 성운은 매우 고온이므로 주변의 암흑 성운을 밀어내며 팽창한다. 이 과정에서 주변 암흑 성운에서도 연쇄적으로 항성이 탄생하여 산개성단이나 어소시에이션과 같은 젊은 항성 집단이 만들어진다. 산광 성운을 빛나게 하는 대질량 별은 초신성 폭발로 생을 마감하는데, 이때 발생하는 충격파로 암흑 성운은 흩어져 다시 성간 가스로 돌아간다.

분자운 형성의 다양한 메커니즘, 은하나 별 형성 전후 분자운 형성 과정, 그리고 은하와 별의 진화 과정은 현대 천문학의 중요한 연구 주제이지만, 아직 완전히 밝혀지지 않았다.

주요 암흑 성운 목록
이름위치기타
말머리 성운오리온자리
석탄자루 성운남십자자리거대한 암흑 성운
콘 성운외뿔소자리장미 성운 내부에 위치
북쪽 석탄자루성운
뱀 성운뱀주인자리
B 168IC 5146(코쿤 성운) 옆에 위치
E자형 성운독수리자리
B 5
B 8, B 9, B 11, B 13
B 12
B 26-8
B 29
B 30-2, B 225
B 34
B 35
B 36
B 40
B 41, B 43
B 46
B 48
B 50, B 53, B 56
B 57
B 58
B 61
B 63
B 64
B 67α
B 68
B 83α
B 84
B 84α
B 86
B 87
B 90
B 91
B 92
B 93
B 95
B 97
B 103
B 112
B 118
B 133
B 134
B 139
B 142~3
B 148~9
B 150
B 152
B 164
B 228
B 244
B 252
B 256
B 257
B 259
B 263
B 283
B 287
B 303
B 312
B 314
B 318
B 334, B 336~7
B 346
B 362
B 364
Be 84
Be 135
Be 142
Be 149
LDN 134
LDN 219
LDN 443
LDN 557
LDN 564
LDN 567
LDN 581
LDN 582
LDN 617
LDN 663
LDN 673
LDN 684
LDN 970
LDN 1151
LDN 1164
LDN 1470
LDN 1622
LDN 1682
LDN 1710
LDN 1773


3. 형성 과정

성간 가스에서는 "중력에 의해 수축하려는 경향"과 "열운동에 의해 확산하려는 경향"이 있다. 성간 가스는 항상 복사를 내기 때문에 외부로부터 에너지가 공급되지 않는 한 내부 에너지는 감소하여 분자를 형성한다. 또한 중력에 의해 수축하려는 경향이 강해지기 때문에 밀도가 증가한다. 이를 분자운의 형성이라고 부른다.

실제로는 다양한 메커니즘에 의해 분자운 형성이 촉진되거나 억제되고 있다고 생각된다. 은하나 별이 형성되기까지의 기간에 밀도가 거의 균일했음에도 불구하고 분자운이 단기간에 형성된 이유와, 은하나 별이 형성된 이후의 기간, 즉 외부로부터 에너지가 공급된 상태에서 어떻게 분자운이 생겨나 은하나 별이 진화했는지에 대한 연구는 모두 현대 천문학의 중요한 주제이지만, 완전히 해명된 것은 아니다.

분자운은 더 나아가 자체 중력으로 수축해 들어가, 최종적으로 중심부에서 핵융합이 시작되면 항성이 생성된다.

4. 산광 성운과의 관계

항성을 잉태한 암흑 성운은 항성으로부터의 자외선에 의해 중성 수소 가스가 전리되어 빛나는 구름과 같은 양상을 보인다. 이러한 성운을 산광성운 또는 HII 영역이라고 부른다. 이 때문에 산광성운과 암흑성운은 종종 인접해 존재한다. 산광성운은 매우 고온이므로, 주변의 암흑성운을 밀어내면서 팽창해 간다. 이 과정에서 주변의 암흑성운에서도 연쇄적으로 항성의 탄생이 일어난다. 이와 같이 젊은 항성의 집단인 산개성단이나 어소시에이션이 탄생한다. 산광성운을 빛나게 하는 것과 같은 대질량 별은 최종적으로 초신성 폭발에 의해 일생을 마치지만, 그 때의 충격파에 의해 암흑성운은 날아가 확산되어, 다시 원래의 성간 가스로 되돌아간다.

5. 관측

지상에서 관측했을 때, 암흑성운은 포함된 먼지나 가스에 의해 배경의 별이나 은하 등의 빛이 흡수되어 검은 구름처럼 보인다. 은하수의 암흑대나 남십자자리의 석탄 자루(콜색)와 같은 대규모 암흑성운을 제외하고는 육안으로 관측하기 어렵고, 촬영된 사진으로만 볼 수 있다. 21세기 초에는 컴퓨터가 매우 발달하여, 별밤 사진에서 단위 입체각당 별의 수를 계산하고 별의 밀도로 천공을 표현한 별수 밀도 분포도를 통해 암흑성운을 드러낼 수 있게 되었다. 별의 수가 적은 암흑성운은 별수 밀도 분포도의 낮은 영역으로 표현된다.

또한 가시광선대에서는 별수 밀도로부터 암흑성운의 물리량인 소광량을 계산할 수 있다.

6. 목록

암흑 성운은 밤하늘에서 뚜렷한 암흑 구름 별자리를 형성한다.[1] 분자 구름과 함께 암흑 성운은 분자 구름 복합체를 구성한다.

가이아가 본 은하수, 눈에 띄는 암흑 특징은 흰색으로 표시되어 있고, 눈에 띄는 별 구름은 검은색으로 표시되어 있다.


태양 정점 반구의 주요 암흑 성운 은하 평면.


은하 평면의 태양 반정점 반구의 주요 암흑 성운.

6. 1. 주요 암흑 성운

석탄자루 성운(하늘의 에뮤): 여러 암흑 성운으로 이루어진 에뮤 모양의 고대 원주민 별자리이자 남십자자리에 위치한 거대한 암흑 성운이다.

  • 말머리 성운: 오리온자리에 위치한 암흑 성운이다.
  • 콘 성운: 외뿔소자리의 장미 성운 내부에 위치한 암흑 성운이다.
  • 북쪽 석탄자루성운
  • 뱀 성운: 뱀주인자리(땅꾼자리)에 위치한 암흑 성운이다.
  • B 168: 코쿤 성운(IC 5146)의 옆에 위치한 암흑 성운
  • E자형 성운: 독수리자리에 위치한 암흑 성운이다.
  • B 5
  • B 8, 9, 11, 13
  • B 12
  • B 26-8
  • B 29
  • B 30-2, 225
  • B 34
  • B 35
  • B 36
  • B 40
  • B 41, 43
  • B 46
  • B 48
  • B 50, 53, 56
  • B 57
  • B 58
  • B 61
  • B 63
  • B 64
  • B 67α
  • B 68
  • B 83α
  • B 84
  • B 84α
  • B 86
  • B 87
  • B 90
  • B 91
  • B 92
  • B 93
  • B 95
  • B 97
  • B 103
  • B 112
  • B 118
  • B 133
  • B 134
  • B 139
  • B 142~3
  • B 148~9
  • B 150
  • B 152
  • B 164
  • B 228
  • B 244
  • B 252
  • B 256
  • B 257
  • B 259
  • B 263
  • B 283
  • B 287
  • B 303
  • B 312
  • B 314
  • B 318
  • B 334, 336~7
  • B 346
  • B 362
  • B 364
  • Be 84
  • Be 135
  • Be 142
  • Be 149
  • LDN 134
  • LDN 219
  • LDN 443
  • LDN 557
  • LDN 564
  • LDN 567
  • LDN 581
  • LDN 582
  • LDN 617
  • LDN 663
  • LDN 673
  • LDN 684
  • LDN 970
  • LDN 1151
  • LDN 1164
  • LDN 1470
  • LDN 1622
  • LDN 1682
  • LDN 1710
  • LDN 1773

6. 2. Barnard 목록

이름설명
B 5
B 8, 9, 11, 13
B 12
B 26-8
B 29
B 30-2, 225
B 34
B 35
B 36
B 40
B 41, 43
B 46
B 48
B 50, 53, 56
B 57
B 58
B 61
B 63
B 64
B 67α
B 68
B 83α
B 84
B 84α
B 86
B 87
B 90
B 91
B 92
B 93
B 95
B 97
B 103
B 112
B 118
B 133
B 134
B 139
B 142~3
B 148~9
B 150
B 152
B 164
B 168
B 228
B 244
B 252
B 256
B 257
B 259
B 263
B 283
B 287
B 303
B 312
B 314
B 318
B 334, 336~337
B 346
B 362
B 364


6. 3. Bok globules 목록

이름설명
Be 84암흑성운
Be 135암흑성운
Be 142암흑성운
Be 149암흑성운


6. 4. Lynds' Dark Nebulae 목록

LDN 134

LDN 219

LDN 443

LDN 557

LDN 564

LDN 567

LDN 581

LDN 582

LDN 617

LDN 663

LDN 673

LDN 684

LDN 970

LDN 1151

LDN 1164

LDN 1470

LDN 1622

LDN 1682

LDN 1710

LDN 1773

7. 갤러리

참조

[1] 간행물 Abundances of Molecular Species in Bernard 68 2002-11
[2] 웹사이트 ESO - eso9934 - Secrets of a Dark Cloud http://www.eso.org/p[...]
[3] 서적 オックスフォード天文学辞典 朝倉書店


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