성운

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1. 개요
2. 관측 역사
3. 형성
4. 종류
5. 목록
- 5.1. 주요 성운 목록
참조

1. 개요

성운은 별과 별 사이의 우주 공간에 존재하는, 먼지와 가스 입자로 이루어진 천체의 일종이다. 성운은 관측 역사에 따르면, 150년경 프톨레마이오스가 기록한 이후, 17세기 망원경 발명과 함께 본격적으로 연구되기 시작했다. 성운은 별 생성 영역, 초신성 잔해, 행성상 성운 등 다양한 과정을 통해 형성되며, 확산 성운, 원시 행성상 성운, 행성상 성운, 초신성 잔해 등으로 분류된다. 확산 성운은 빛을 내는 방식에 따라 발광 성운, 반사 성운, 암흑 성운으로 나뉜다. 주요 성운으로는 게 성운, 오리온 성운 등이 있다.

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성운
지도 정보
명칭
영어	Nebula
라틴어	nebula
한국어	성운
일본어	星雲 (せいうん, Seiun)
어원	라틴어 "nebula" (구름, 안개)
정의
설명	항성 사이의 우주 공간에 존재하는 가스, 먼지 등으로 이루어진 구름 형태의 천체 항성의 진화 과정에서 방출된 물질 또는 초신성 폭발 잔해 등 다양한 종류와 크기 존재 빛을 내는 성운, 빛을 흡수하는 성운, 빛을 반사하는 성운 등
크기	수 광년에서 수백 광년까지 다양
구성 성분
주요 성분	수소 헬륨 소량의 중원소
그 외 성분	성간 먼지 (미세한 입자)
종류
발광 성운	스스로 빛을 내는 성운 전리 수소 영역 (H II 영역): 뜨거운 항성에서 방출된 자외선에 의해 가스가 이온화되어 빛을 방출 행성상 성운: 항성의 마지막 진화 단계에서 방출된 가스층 초신성 잔해: 초신성 폭발 후 남은 잔해와 가스
반사 성운	빛을 내는 것이 아니라 다른 항성의 빛을 반사하여 보이는 성운
암흑 성운	빛을 흡수하거나 차단하여 어둡게 보이는 성운 분자 구름이 대표적
형성 과정
별 탄생	분자 구름 내부의 밀도가 높은 지역에서 중력 수축 발생 별 형성 및 성운 형성
별의 진화	항성의 진화 과정에서 행성상 성운 형성 초신성 폭발 후 초신성 잔해 형성
관측
도구	망원경 분광기 전파 망원경
관측 파장	가시광선 적외선 자외선 전파
기타 정보
특징	매우 희박한 밀도 매우 큰 규모
영화	SF 영화에 자주 등장하지만, 실제 모습과는 차이가 있음
관련 용어	성간 물질 분자 구름 전리 수소 영역 행성상 성운 초신성 잔해

2. 관측 역사

서기 150년경, 프톨레마이오스는 그의 저서 『알마게스트』에서 성운처럼 보이는 다섯 개의 별을 기록했으며, 큰곰자리와 사자자리 사이에 별과 관련 없는 성운 지역을 언급했다.^[9] 964년, 페르시아의 천문학자 압드 알라흐만 알수피는 『항성의 책』에서 안드로메다 은하 위치에 "작은 구름"을 언급하고, 큰곰자리 감마별 성단 등을 "성운성"으로 분류했다.^[10]^[11] 1054년, SN 1054(게 성운 생성)가 아랍 및 중국 천문학자들에 의해 관측되었다.^[12]^[13]

1610년, 니콜라 클로드 파브리 드 페레스크가 망원경으로 오리온 성운을 발견했고, 1618년 요한 바티스트 키사트도 관측했다. 1659년 크리스티안 하위헌스는 오리온 성운에 대한 최초의 자세한 연구를 수행했다.^[11]

1715년, 에드먼드 핼리는 여섯 개의 성운 목록을 발표했다.^[14] 1746년 장 필립 드 셰소는 20개의 성운 목록을, 1751년부터 1753년까지 니콜라 루이 드 라카유는 42개의 성운을 목록에 추가했다. 샤를 메시에는 1781년까지 103개의 "성운" 목록을 작성했다.^[15]

윌리엄 허셜과 캐롤라인 허셜 남매는 1786년부터 1802년까지 2,500개 이상의 새로운 성운과 성단을 발견하여 목록을 발표했다.^[16] 1790년, 윌리엄 허셜은 성운으로 둘러싸인 별을 발견하고 이것이 진정한 성운이라는 결론을 내렸다.^[15]

1864년, 윌리엄 허긴스는 성운의 스펙트럼을 연구하여 일부 성운이 기체의 방출 스펙트럼을 가짐을 확인했다.^[17]^[18] 1912년, 베스토 슬라이퍼는 플레이아데스 성단 주변 성운의 스펙트럼을 분석하여 반사 성운의 개념을 제시했다.^[19] 1923년, 에드윈 허블은 외부 은하의 발견을 통해 "나선 성운"이 우리 은하 밖에 있는 천체임을 밝혀냈다.

슬라이퍼와 허블은 계속해서 많은 성운의 스펙트럼을 수집하여, 방출 스펙트럼을 보이는 성운과 별빛의 연속 스펙트럼을 가진 성운을 찾아냈다.^[18] 1922년, 허블은 거의 모든 성운이 별과 관련이 있으며, 그들의 조명은 별빛에서 온다고 발표했다. 또한, 방출 스펙트럼 성운은 뜨거운 별과 관련이 있고, 연속 스펙트럼을 가진 성운은 더 차가운 별과 함께 나타난다는 것을 발견했다.^[20] 허블과 헨리 노리스 러셀은 더 뜨거운 별 주변의 성운이 어떤 방식으로 변형된다고 결론지었다.^[18]

3. 형성

성운은 다양한 메커니즘을 통해 형성된다. 일부 성운은 성간 물질에 존재하는 기체로부터 형성되고, 다른 성운은 항성에 의해 생성된다. 전자의 예로는 거대 분자 구름이 있는데, 이는 성간 기체 중 가장 차갑고 밀도가 높은 상으로, 더 희박한 기체의 냉각과 응축으로 형성될 수 있다. 후자의 예로는 항성의 항성 진화 후기 단계에서 방출된 물질로 형성되는 행성상 성운이 있다.

별 생성 영역은 거대 분자 구름과 관련된 방출 성운의 한 종류이다. 이것은 분자 구름이 자체 중력으로 붕괴되면서 별을 생성할 때 형성된다. 중심부에는 질량이 큰 별이 형성될 수 있으며, 이들의 자외선은 주변 기체를 이온화시켜 광학 파장에서 보이게 만든다. 질량이 큰 별 주변의 이온화된 수소 영역을 H II 영역이라고 하며, H II 영역을 둘러싸고 있는 중성 수소 껍질을 광해리 영역이라고 한다. 별 생성 영역의 예로는 오리온 성운, 장미 성운, 오메가 성운이 있다. 질량이 큰 별의 초신성 폭발, 항성풍 또는 질량이 큰 별의 자외선, 또는 질량이 작은 별의 유출 등의 형태로 나타나는 별 생성의 피드백은 수백만 년 후에 성운을 파괴하며 구름을 붕괴시킬 수 있다.

다른 성운들은 초신성 폭발, 즉 질량이 크고 수명이 짧은 별의 죽음의 결과로 형성된다. 초신성 폭발에서 방출된 물질은 그 에너지와 핵심에서 생성되는 밀집 천체에 의해 이온화된다. 이것의 가장 좋은 예 중 하나는 황소자리에 있는 게 성운이다. 초신성 사건은 1054년에 기록되었으며 SN 1054로 표시된다. 폭발 후 생성된 밀집 천체는 게 성운의 중심에 있으며, 그 핵은 이제 중성자별이다.^[27]

또 다른 성운은 행성상 성운으로 형성된다. 이것은 지구의 태양과 같은 저질량 항성의 마지막 단계이다. 질량이 8~10 태양 질량인 항성은 적색 거성으로 진화하고 대기의 맥동 동안 천천히 외층을 잃는다. 항성이 충분한 물질을 잃으면 온도가 상승하고, 방출하는 자외선은 방출된 주변 성운을 이온화시킬 수 있다.^[27] 태양은 행성상 성운을 생성할 것이며, 그 핵은 백색 왜성의 형태로 남아 있을 것이다.

4. 종류

성운은 크게 빛을 내는 방식과 형태에 따라 분류할 수 있다.

빛을 내는 방식에 따라 발광 성운, 반사 성운, 암흑 성운으로 나뉜다. 발광 성운은 스스로 빛을 내는 성운이고, 반사 성운은 주변 별빛을 반사하여 빛을 내는 성운이다. 암흑 성운은 자체적으로 빛을 내지 않아 뒤쪽의 별빛이나 발광 성운을 가리는 검은 구름처럼 보인다.

형태에 따라서는 확산 성운, 행성상 성운, 초신성 잔해, 원시 행성상 성운 등으로 나뉜다. 확산 성운은 뚜렷한 경계 없이 넓게 퍼져 있는 성운을 말하며, 행성상 성운은 별이 백색왜성으로 진화하는 과정에서 방출된 가스 껍질로 이루어진 성운이다. 초신성 잔해는 초신성 폭발의 결과로 생겨난 잔해이며, 원시 행성상 성운은 별의 진화 과정 중 점근거성 단계와 행성상 성운 단계 사이의 짧은 기간 동안 나타나는 천체이다.

과거에는 은하 역시 성운으로 분류되기도 했다. 안드로메다 은하를 "안드로메다 성운"이라고 부르는 경우가 그 예이다. 그러나 은하는 우리 은하 외부에 있는 천체라는 것이 밝혀지면서, 현재는 성운과 은하의 구분이 명확해졌다.

4. 1. 빛을 내는 방식에 따른 분류

발광 성운은 스스로 빛을 내는 성운으로, 이온화된 가스(주로 수소)가 방출하는 빛으로 관측된다. 이러한 발광 성운은 종종 H II 영역이라고 불리는데, H II는 이온화된 수소를 의미하는 천문학 용어이다.^[27] 발광 성운은 별 탄생 지역 안에서 발견되는 경우가 많으며, 행성상 성운도 발광 성운의 일종이다.^[27] 행성상 성운은 백색왜성으로 진화하는 과정에서 질량이 작은 별들이 가스 껍질을 방출하여 형성된다.^[27]

반사 성운은 주변 별빛을 반사하여 밝게 보이는 성운이다.^[27] 이들은 스스로 가시광선을 생성하지 않지만, 근처 별들로부터 빛을 반사하여 우리 눈에 보이게 된다.^[27]

암흑 성운은 빛을 내지 않아 뒤쪽의 별빛이나 발광 성운을 가리는 검은 구름처럼 보이는 성운이다.^[27] 이들은 자체적으로 빛을 방출하거나 반사하지 않기 때문에, 멀리 있는 별이나 발광 성운 앞에서 어두운 실루엣으로 나타난다.^[27]

4. 2. 형태에 따른 분류

확산 성운은 뚜렷한 경계 없이 넓게 퍼져 있는 성운으로, 대부분의 성운이 여기에 속한다.^[26] 확산 성운은 빛을 어떻게 볼 수 있는지에 따라 발광 성운, 반사 성운, 암흑 성운으로 나눌 수 있다.^[27]

'''발광 성운''': 이온화된 가스(주로 이온화된 수소)를 포함하여 방출 스펙트럼을 만들어 낸다. 이러한 발광 성운은 종종 HⅡ 영역이라고 불리는데, HⅡ는 전문적인 천문학에서 이온화된 수소를 나타내는 용어이다.
'''반사 성운''': 스스로 가시광선을 생성하지 않지만, 근처 별들로부터 빛을 반사하여 밝게 보인다.
'''암흑 성운''': 자체적으로 빛을 내지 않지만, 멀리 있는 별이나 발광 성운 앞에서 검은 구름처럼 보인다.

행성상 성운은 백색왜성으로 진화하는 과정에서 질량이 작은 별들이 가스 껍질을 방출하여 형성되는 성운이다.^[27] 행성상 성운은 별 탄생 지역에서 발견되는 발광 성운과 비슷한 스펙트럼 방출을 보이지만, 밀도가 더 높고 빽빽하다.^[27] 행성상 성운이라는 이름은 처음 관측한 천문학자들이 이 천체를 행성의 원반과 비슷하게 생각했기 때문에 붙여진 것이며, 실제 행성과는 관련이 없다.^[29]

초신성 잔해는 질량이 큰 별이 생애 마지막에 도달하여 초신성 폭발을 일으킨 후 남은 잔해이다.^[27] 팽창하는 가스와 먼지로 이루어져 있으며, 이온화된 가스에서 나오는 빛과 싱크로트론 방출이라고 불리는 비열적 방출로 인해 밝게 빛난다.^[27]

원시 행성상 성운은 별의 진화 과정에서 점근거성 단계와 행성상 성운 단계 사이의 짧은 기간 동안 나타나는 천체이다.^[28] 강한 자외선을 방출하는 반사 성운의 일종이다.

4. 3. 기타

H II 영역은 이온화된 수소로 이루어진 거대한 확산 성운으로, 주로 별 생성 영역에서 발견된다.^[27] 허빅-아로 천체는 원시별에서 방출되는 가스 제트가 주변 성간 물질과 충돌하여 형성되는 작은 성운이다.^[21] 통합 플럭스 성운(IFN)은 우리 은하 원반 위나 아래의 높은 은위에서 희미하게 빛나는 먼지 구름이다.

5. 목록

성운은 메시에 목록(M), 새 일반 목록(NGC), 콜드웰 목록(C) 등 다양한 목록에 등재되어 있다. 몇몇 유명한 성운을 제외하고는 M이나 NGC와 같은 번호로 불린다.^[25]

M번호는 샤를 메시에가 작성한 『메시에 목록』에 기록된 110개 천체의 번호이다. 예를 들어 M1은 게 성운, M42는 오리온 성운을 가리킨다.
NGC번호는 『새 일반 목록』의 머리글자를 딴 것으로, 총 7,840개의 천체가 포함되어 있다.

메시에와 NGC 목록은 성운뿐만 아니라 은하, 성단 등 다양한 천체를 포함하고 있다.

5. 1. 주요 성운 목록

참조

_[1] 어원 nebula
_[2] 서적 nebula https://thefreedicti[...] American Heritage Dictionary of the English Language, Fifth Edition 2019-11-23
_[3] 서적 nebula https://thefreedicti[...] Collins English Dictionary – Complete and Unabridged, 12th Edition 2014 2019-11-23
_[4] 서적 nebula https://thefreedicti[...] Random House Kernerman Webster's College Dictionary 2019-11-23
_[5] 서적 nebula https://thefreedicti[...] The American Heritage Dictionary of Student Science, Second Edition 2019-11-23
_[6] 뉴스 In Reality, Nebulae Offer No Place for Spaceships to Hide http://www.universet[...] 2013-02-22
_[7] 서적 Visual astronomy of the deep sky https://books.google[...] Cambridge University Press
_[8] 웹사이트 What is a nebula? https://spacecenter.[...] 2020-03-19
_[9] 간행물 A Medieval Reference to the Andromeda Nebula http://www.eso.org/s[...] 1987
_[10] 서적 Messier's nebulae and star clusters Cambridge University Press 1991
_[11] 간행물 The Orion Nebula – where in History is it 1984-03
_[12] 간행물 Suspected New Stars Recorded in the Old Chronicles and Among Recent Meridian Observations
_[13] 간행물 The Crab Nebula, a Probable Supernova http://adsabs.harvar[...]
_[14] 간행물 An account of several nebulae or lucid spots like clouds, lately discovered among the fixed stars by help of the telescope 1714–1716
_[15] 간행물 Unfinished Business: William Herschel's Sweeps for Nebulae 2005
_[16] 서적 Philosophical Transactions https://archive.org/[...] T.N.
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_[21] 뉴스 A stellar sneezing fit http://www.spacetele[...]
_[22] 웹사이트 The Messier Catalog: Diffuse Nebulae http://messier.seds.[...] SEDS
_[23] 서적 The Physical Universe https://archive.org/[...] University Science Books 1982
_[24] 서적 Astronomy: a beginner's guide to the universe Prentice-Hall 1995
_[25] 웹사이트 星雲 https://kotobank.jp/[...] コトバンク 2014
_[26] 웹인용 The Messier Catalog: Diffuse Nebulae http://messier.seds.[...] SEDS 2007-06-12
_[27] 서적 The Physical Universe https://archive.org/[...] University Science Books 1982
_[28] 간행물 http://adsabs.harvar[...]
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