NGC 7027
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1. 개요
NGC 7027은 시각적으로 밝은 행성상 성운 중 하나이다. 복잡한 구조를 가지며, 타원형 영역을 형성하는 이온화된 기체와 중성 구름, 장형 회전 타원체 모양의 껍질, 클로버 잎 모양의 광분해 영역을 포함한다. 중심에는 백색왜성이 존재하며, 탄소가 풍부하고, 600년 정도로 비교적 젊은 행성상 성운이다.
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NGC 7027 | |
---|---|
기본 정보 | |
![]() | |
형태 | 행성상성운 |
거리 | 3,000 광년 (920 파섹) |
겉보기 등급 | 10 |
별자리 | 백조자리 |
크기 | 16" × 12" |
차원 | 0.2 × 0.1 광년 |
절대 등급 | 해당 없음 |
명칭 | 보석 벌레 성운 구미 베어 성운 |
기타 특징 | 젊음 (600년) 비정상적으로 거대함 (태양 질량의 3–4배) |
추가 정보 | |
논문 정보 | https://www.rug.nl/research/portal/files/56918172/The_ISO_SWS_spectrum_of_planetary_nebula.pdf |
참고 서적 | https://books.google.com/books?id=a6VY0Q1zsJoC&pg=PA514 |
2. 관측
백조자리 방향으로 약 3,000광년 떨어져 있는 NGC 7027은[29] 1878년 마르세유 천문대의 31인치 반사 망원경을 사용한 에두아르 스테판에 의해 발견되었다.[30] 이는 시각적으로 가장 밝은 행성상 성운 중 하나로 알려져 있다.[7] 6인치 구경의 망원경으로 약 50배 배율로 관측하면 비교적 밝은 푸른 별처럼 보이며, 최대한 높은 배율로 보는 것이 좋다.[8]
NGC 7027은 일반적인 행성상성운의 지름이 약 1 광년인 것에 비해 0.1 ~ 0.2 광년 정도로 특이하게 작다.[46][6][33] 나이는 약 600년으로 비교적 젊은 편이다.[48][12][32]
1977년 예르키스 천문대에서는 소형 슈미트-카세그레인 망원경을 이용하여 NGC 7027의 정확한 광학 위치를 측정하였고, 이를 통해 이 천체의 사진과 전파 지도를 비교하는 것이 가능해졌다.[9]
1990년 발사된 허블 우주 망원경은 이후 여러 차례 NGC 7027을 촬영했으며,[10][11] 1996년 촬영된 사진도 있다.[33] 허블 망원경의 관측 이전에는 NGC 7027이 중심별의 온도가 낮아 주변 가스를 이온화시키지 못하는 원시 행성상 성운 단계에 있는 것으로 여겨졌으나,[6][46] 후속 연구를 통해 실제로는 행성상 성운 진화의 초기 단계에 있다는 사실이 밝혀졌다.[6][33]
3. 구조
이 성운은 매우 복잡한 형태를 가지고 있으며, 질량이 큰 중성 구름 속에[49][15][35] 이온화된 기체가 타원형 모양의 영역을 형성하고 있다.[50][13][34] 전체적으로 장형(長形) 회전 타원체 모양의 껍질처럼 보이며,[50][13][34] 내부에는 클로버 잎처럼 생긴 광분해 영역이 포함되어 있다.[50][13][34] 또한, 내부 구조는 반투명한 가스와 먼지 덮개로 둘러싸여 있다.[16][36] 내부 껍질에는 여러 충격파와 엑스선 제트로 인해 형성된 것으로 보이는 "가시" 모양의 구조들이 관측된다.[14]
성운은 초당 17 km 속도로 팽창하고 있으며,[49][15][35] 중심부에서는 엑스선 방출이 관측되는데, 이는 내부 온도가 매우 높다는 것을 시사한다.[50][13][34] 타원형의 주 성운 바깥으로는 희미하고 푸른 빛을 내는 동심원 모양의 껍질들이 여러 겹 둘러싸고 있다.[51][17]
팽창하고 있는 NGC 7027의 헤일로는 질량이 태양의 약 3배 정도로 추정되며, 이는 이온화된 중심부 영역 질량의 약 100배에 해당한다.[46][6][33]
3. 1. 중심별
NGC 7027의 중심부에는 백색왜성이 존재한다.[52][37] 이 백색왜성은 매우 뜨거우며, 이 높은 온도로 인해 주변에 강착원반이 형성되어 있을 가능성이 제기된다.[52][24][37] 백색왜성의 질량은 태양 질량의 약 0.7배로 추정되며,[47][7][31] 태양 광도의 7,700배에 달하는 막대한 에너지를 방출하고 있다.[47][7][31] 이 뜨거운 중심별로 인해 성운은 풍부하고 고도로 이온화된 스펙트럼을 보인다.[45][5][29]
성운이 형성되기 전, 중심별이었던 전구체 항성의 질량은 태양의 약 3~4배였을 것으로 추정된다.[45][5][29] 또한, 중심별은 아직 관측되지 않은 동반성(이차별)을 가진 쌍성계일 가능성이 있다. 만약 쌍성계라면, 동반성과의 상호작용이 성운 내의 제트나 스파이크와 같은 복잡한 구조를 형성하는 데 영향을 미쳤을 것이라는 가설이 제기되었다.[14]
4. 화학적 조성
NGC 7027 중심부의 뜨거운 별은 짙게 이온화된 스펙트럼을 보여준다.[45] 이 성운에는 탄소가 풍부하며, 짙은 분자 물질이 강력한 자외선 복사에 노출되었을 때 물질 속 탄소가 어떤 화학적 성질을 보이는지 연구하는 데 중요한 대상이다.[54] NGC 7027의 스펙트럼에는 다른 행성상성운들에 비해 중성 분자에서 나오는 분광선이 적게 나타나는데, 이는 강력한 자외선 복사 때문에 중성 분자들이 파괴되었기 때문으로 보인다.[55] 성운 내에는 이온화 에너지가 매우 높은 이온들이 존재한다.[56]
수소화 헬륨 이온이 NGC 7027에서 검출되었는데, 이는 우주 공간에서 발견된 첫 사례이다. 이 이온은 빅뱅 이후 약 10만 년 뒤, 즉 우주 탄생 극초기에 생성된 분자로 여겨진다.[57][58] 또한 NGC 7027에 나노다이아몬드가 존재한다는 증거도 있다.[59]
5. 진화
NGC 7027은 나이가 약 600년으로, 비교적 젊은 행성상성운이다.[48][32] 성운은 17km/s 속도로 팽창하고 있다.[49][15][35] 현재 NGC 7027은 행성상성운 진화 과정에서 외피 속 분자들이 원자로 분해되고, 다시 그 원자들이 이온화되는 짧은 단계를 거치고 있다.[53][38]
1996년 허블 우주망원경의 관측 이전에는 NGC 7027이 중심별의 온도가 낮아 가스를 이온화시키지 못하는 원시행성상성운으로 여겨졌으나, 이후 연구를 통해 실제로는 행성상성운 진화의 초기 단계에 있다는 사실이 밝혀졌다.[46][33]
팽창하고 있는 NGC 7027의 헤일로는 그 질량이 태양 질량의 약 3배에 달하며, 이는 이온화된 중심 영역 질량의 약 100배에 해당한다.[46][6][33] NGC 7027에서 관측되는 이러한 질량 손실은, 태양 질량의 몇 배에 달하는 별이 초신성 폭발을 겪지 않고도 질량을 잃을 수 있다는 중요한 증거를 제공한다.[46][6][33] 중심별은 성운을 형성하기 전에 태양 질량의 약 3~4배 정도의 질량을 가졌을 것으로 추정된다.[45][29]
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