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나선 성운

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목차

1. 개요

나선 성운은 지구에서 약 650광년 떨어진 물병자리에 있는 행성상 성운이다. 적도 평면에 물질 농도가 높은 타원체 모양으로, 내부 원반과 외부 토러스, 가장 바깥쪽 고리로 구성되어 있다. 내부 원반은 8×19 각분, 외부 토러스는 12×22 각분, 가장 바깥쪽 고리는 약 25 각분의 시직경을 가지며, 혜성 매듭을 포함하고 있다. 중심별은 백색 왜성 WD 2226-210으로, 행성 공전 가능성이 제기되기도 했다.

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나선 성운
기본 정보
NGC 7293 허블 우주 망원경으로 촬영
NGC 7293은 허블 우주 망원경으로 여러 가시광선 필터를 사용하여 촬영되었다.
종류행성상성운
별칭NGC 7293
Caldwell 63
발견카를 루트비히 하딩 (1824년)
별자리물병자리
거리650 광년
겉보기 등급+7.6
크기25′
반지름2.87 광년 (0.88 파섹)
참고 사항가장 가까운 행성상 성운 중 하나이다.
위치 정보
적경 (J2000)22h 29m 38.55s
적위 (J2000)-20° 50' 13.6"

2. 구조

나선 성운은 전체적으로 장축 타원체 모양을 하고 있는 것으로 생각되며, 적도 평면에 물질이 더 많이 모여 있는 형태이다. 지구에서 바라보는 시선 방향에 대해 기울어져 있으며,[10] 안쪽의 원반, 바깥쪽의 원환체(토러스), 그리고 가장 바깥쪽의 고리 구조로 이루어져 있다.[10] 이 구조들은 시간이 지남에 따라 바깥쪽으로 팽창하며,[14] 특히 가장 바깥쪽 고리는 주변의 성간 매질과 상호작용하는 특징을 보인다.[10]

2. 1. 크기 및 팽창 속도

NGC 7293의 위치(빨간색으로 표시)






나선 성운은 물병자리에 위치하며, 지구로부터 약 650ly~700ly 떨어져 있다.[4] 성운의 반경은 약 0.8pc (약 2.5ly)에 달한다.[4]

성운의 전체적인 형태는 장축 타원체로 생각되며, 적도면을 따라 물질의 밀도가 높게 집중되어 있다. 이 타원체의 회전축은 지구에서 바라보는 시선 방향에 대해 약 21°에서 37° 정도 기울어져 있다.[10] 세부적인 구조의 크기는 다음과 같다.

  • 내부 원반: 시직경 8 × 19 분각, 실제 크기 지름 0.52pc[10]
  • 외부 토러스(원환체): 시직경 12 × 22 분각, 실제 크기 지름 0.77pc[10]
  • 가장 바깥쪽 고리: 시직경 약 25 분각, 실제 크기 지름 1.76pc[10]

가장 바깥쪽 고리는 주변의 성간 매질과 충돌하여 한쪽이 평평하게 보이는 특징이 있다.[10]

성운은 현재 팽창하고 있으며, 측정된 팽창 속도는 구조 부위에 따라 다르다. 분광학적 관측 결과, 외부 고리는 약 40 km/s, 내부 원반은 약 32 km/s의 속도로 팽창하고 있다.[14] 성운 전체의 평균 팽창 속도는 31 km/s로 측정되었으며,[24] 이를 바탕으로 추정한 성운의 나이는 약 10,600년(+2,300/-1,200)이다.[24][4] 다른 연구에서는 전체 행성상 성운 구조의 팽창이 지난 6,560년 동안, 내부 원반의 팽창은 12,100년 동안 발생했다고 추정하기도 한다.[14]

2. 2. 혜성 매듭



성운 속 매듭의 더 가까운 모습


나선 성운은 혜성 매듭을 포함하는 것으로 밝혀진 최초의 행성상 성운이었다.[11] 이 성운의 주요 고리에는 성운상의 매듭이 있으며, 현재는 고리 성운과 아령 성운과 같이 분자 외피를 가진 여러 인근 행성상 성운에서도 발견되었다.[12]

이러한 매듭들은 방사 대칭적이며 "혜성"처럼 생겼다고 묘사된다. 각각 중성 분자 가스의 핵을 중심으로 하고, 중심 별을 향해 밝은 국소 광이온화 전면 또는 첨두를 가지며 그 반대 방향으로 꼬리를 포함한다.[13] 모든 꼬리는 행성상 성운 핵(PNN)에서 방사 방향으로 뻗어 있다. 꼬리를 제외하면 각 매듭은 대략 태양계 크기이며, 각 첨두 매듭은 중심별(CS)에서 나오는 Lyc 광자로 인해 광학적으로 두껍다.[14][4][15] 나선 성운에는 약 40,000개의 혜성 매듭이 있는 것으로 추정된다.[16]

이 매듭들은 아마도 레일리-테일러 불안정성의 결과일 것이다. 저밀도이며 빠르게 팽창하는 이온화된 내부 성운이, 별이 점근 거성 가지 단계에 있을 때 방출되었던 더 밀도가 높고 느리게 팽창하는 중성 물질을 가속하면서 형성된 것으로 보인다.[17]

여기 온도는 나선 성운 전체에서 변화한다.[18] 회전 진동 온도는 성운의 내부 지역에 위치한 혜성 매듭에서 1,800,000이며, 중심별(CS)에서 약 2.5 분각 떨어져 있고, 외부 지역에서 5.6 분각 거리에서는 약 900,000로 계산된다.[18]

3. 중심별

나선 성운의 중심별은 분광형 DAO의 백색 왜성이다. 이 별은 WD 2226-210, PHL 287, GJ 9785로도 불린다.[1] 중심별의 반지름은 태양 반지름의 0.025배, 질량은 태양 질량의 0.678배이며, 온도는 120,000,000, 겉보기 등급은 13.5이다.

2024년 연구에서는 중심별의 광도 곡선에서 나타나는 주기적인 변화를 근거로, 행성이 별 주위를 공전할 가능성이 있다는 가설을 제기했다. 그러나 이러한 변화가 별 자체의 변동성 때문일 가능성도 배제할 수는 없다. 만약 행성이 존재하고 성운 자체와 동일한 25°의 궤도 경사를 가진다고 가정하면, 이 가상의 행성 반지름은 지구 반지름의 약 2.3배일 것으로 추정된다.

4. 기타

나선 성운은 항성진화 과정의 마지막 단계, 즉 별이 죽음을 맞이하는 행성상 성운의 대표적인 예이다. 가스 구름이 중심별 주위의 우주 공간으로 퍼져나가는 모습이 원근법 때문에 마치 나선 구조물을 위에서 내려다보는 것처럼 보인다. 성운의 중심에는 원래 별의 핵이었던 행성상성운핵(PNN)이 있으며, 이는 점차 식어가며 백색 왜성이 되어가는 중이다. 중심별에서 나오는 강렬한 빛은 이전에 방출된 가스들을 밝게 빛나게 하는 형광 현상을 일으킨다.

나선 성운은 물병자리 방향에 위치하며, 지구로부터 약 700 광년 떨어져 있다. 성운의 반경은 약 0.8 파섹(약 2.5 광년)에 달한다. 허블 우주 망원경이 촬영한 유명한 이미지는 ACS로 찍은 정밀 사진과 WIYN의 키트 피크 국립 천문대 0.9 미터 망원경에 있는 모자이크 카메라로 찍은 광각 사진을 합성한 것이다.

현재 성운의 나이는 약 10,600+2,300−1,200년으로 추정된다. 이는 성운이 31 km/s의 속도로 팽창하고 있다는 관측 결과에 근거한 계산이다.[24]

4. 1. "신의 눈" 체인 메일

2007년 7월 7일, 7가지 소원이 이루어진다는 내용의 체인 메일이 유포되었다. 이 메일에는 NASA의 허블 우주 망원경으로 촬영된 '신의 눈'이라는 이미지가 첨부되어 있었는데, 이는 3000년에 한 번 나타나는 희귀한 현상이라고 설명되었다. 그러나 이 이미지의 실제 정체는 나선 성운(NGC 7293)이다.

5. 그림



2007년 7월 7일에 7가지 소원이 이루어진다는 체인 메일에, 미국 항공우주국(NASA)의 허블 우주 망원경으로 촬영된 3000년에 한 번 일어나는 희귀한 현상인 "신의 눈"이라는 이미지가 첨부되었다. 해당 이미지는 NGC 7293이다.

참조

[1] SIMBAD NGC 7293 2006-12-07
[2] 논문 Infrared Observations of the Helix Planetary Nebula 2006
[3] 웹사이트 SIMBAD references http://simbad.u-stra[...]
[4] 논문 Knots in Nearby Planetary Nebulae 2002
[5] 웹사이트 Urban Legends Reference Pages http://www.snopes.co[...] 2004-02-05
[6] 간행물 The Eye of Sauron (aka NGC7293) http://www.skyandtel[...]
[7] 뉴스 Eye-Like Helix Nebula Turns Blue in New Image http://www.universet[...] Universe Today 2012-10-04
[8] 논문 The Molecular Envelope of the Helix Nebula
[9] 논문 A Debris Disk around the Central Star of the Helix Nebula? 2007-03
[10] 논문 Morphology and Composition of the Helix Nebula http://stacks.iop.or[...] 1999-06
[11] 웹사이트 APOD: 2008 April 13 - Curious Cometary Knots in the Helix Nebula http://apod.nasa.gov[...]
[12] 논문 Knots in Nearby Planetary Nebulae http://stacks.iop.or[...] 2002-06
[13] 논문 CO in the globules of the Helix nebula 1992
[14] 논문 Unraveling the Helix Nebula: Its Structure and Knots 2004
[15] 서적 Winds, Bubbles, and Explosions: A Conference to Honor John Dyson, Pátzcuaro, Michoacán, México, September 9–13, 2002 Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México 2003
[16] 논문 A "Firework" of H2Knots in the Planetary Nebula NGC 7293 (The Helix Nebula) http://stacks.iop.or[...] 2009-08-01
[17] 논문 The Origin and Physical Properties of the Cometary Knots in NGC 7293 2006-05-10
[18] 논문 VLT/near-infrared integral field spectrometer observations of molecular hydrogen lines in the knots of the planetary nebula NGC 7293 (the Helix Nebula) 2007-12
[19] 웹사이트 SIMBAD Astronomical Database https://simbad.u-str[...] 2012-05-04
[20] 서적 星座の事典 ナツメ社 2007
[21] 웹사이트 NASA, NOAO, ESA, the Hubble Helix Nebula Team, M. Meixner (STScI), and T.A. Rector (NRAO) https://web.archive.[...]
[22] 논문 Trigonometric Parallaxes of Central Stars of Planetary Nebulae https://ui.adsabs.ha[...]
[23] 웹인용 SIMBAD Astronomical Database http://simbad.u-stra[...] 2006-12-07
[24] 저널 인용 Knots in Nearby Planetary Nebulae http://adsabs.harvar[...]
[25] 저널 인용 Trigonometric Parallaxes of Central Stars of Planetary Nebulae 2007-02
[26] 저널 인용 VLT/near-infrared integral field spectrometer observations of molecular hydrogen lines in the knots of the planetary nebula NGC 7293 (the Helix Nebula) 2007-12
[27] 저널 인용 Unraveling the Helix Nebula: Its Structure and Knots
[28] 웹인용 Urban Legends Reference Pages http://www.snopes.co[...] 2007-07-16
[29] 웹사이트 Hubble Site Image Tour http://hubblesite.or[...]
[30] 저널 인용 A Debris Disk around the Central Star of the Helix Nebula? 2007-03


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