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수리 성운

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목차

1. 개요

수리 성운은 발광성운 또는 전리수소영역 IC 4703의 일부로, 지구에서 약 7,000광년 떨어진 곳에 위치하며 활발한 별 형성이 일어나는 곳이다. 성운 내 가장 밝은 별은 쌍성으로, O형 주계열성과 동반성으로 이루어져 있으며, 수리 성운과 함께 있는 산개성단에는 약 460개의 항성이 존재한다. 수리 성운은 중앙의 분자구름 기둥이 남동쪽에서 솟아오르는 모습으로 인해 이름 붙여졌으며, 허블 우주 망원경으로 촬영된 "창조의 기둥"으로 유명하다.

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수리 성운
기본 정보
독수리 성운
세 가지 색으로 합성한 독수리 성운 모자이크 이미지 (북쪽이 위). 출처: ESO
형태H II 영역
별자리뱀자리
다른 이름Eagle Nebula
Star Queen
Messier 16
NGC 6611
Sharpless 49
RCW 165
Cr 375
Gum 83
위치 및 거리
적경 (J2000.0)18h 18m 48s
적위 (J2000.0)-13° 49′
거리5,700±400 광년 (1,740±130 파섹)
시선 속도18.0 km/s
고유 운동 (적경)0.62 밀리초/년
고유 운동 (적위)-0.32 밀리초/년
적색 편이0.000060
물리적 특성
겉보기 등급6.4
시직경70 x 50 분각
반지름70×55 광년 (성단 15광년)
절대 등급-8.21
나이100만~200만 년

2. 특징

수리 성운은 뱀자리에 속하지만, 실제 관측 시에는 방패자리의 감마별(γ Sct) 서쪽 약 2.5° 지점에서 찾는 것이 더 용이하다. 남쪽으로 약 2.5° 떨어진 곳에는 유사한 형태의 오메가 성운(M17)이 있어, 쌍안경을 사용하면 같은 시야에서 관측할 수도 있다.

쌍안경으로는 성운처럼 보이며, 관측 조건이 좋으면 몇 개의 별을 식별할 수 있다. 구경 10cm 정도의 망원경으로는 수십 개의 별이 보이기 시작하며, 성운 자체의 세부 구조를 관측하기 위해서는 구경 20cm 이상의 망원경이 필요하다. 작은 구경의 망원경으로는 산개성단 M16의 별들을 분리하기 어려워 성운처럼 보일 수 있다. H II 영역의 희미한 성운 부분을 더 뚜렷하게 보기 위해서는 간섭 필터를 사용하는 것이 효과적이다.

수리 성운은 발광성운이자 전리수소영역(H II 영역)인 IC 4703의 일부로, 활발한 별 형성이 일어나는 영역이다.[15][6] 성운 내부에는 이 성운에서 탄생한 것으로 여겨지는 젊은 산개성단 M16이 자리 잡고 있다. 성운의 전체적인 모습이 날개를 펼친 독수리와 비슷하다고 하여 '수리 성운'이라는 이름이 붙었다.

2. 1. 물리적 특징

"별의 첨탑"(Stellar spire)


수리 성운의 넓은 시야


수리 성운은 널리 퍼져 있는 발광성운 또는 전리수소영역(H II 영역)인 IC 4703의 일부이다.[15][6] 이 지역에서는 현재 별 형성이 활발하게 일어나고 있으며, 지구로부터의 거리는 약 5,700 광년[6] 또는 약 7,000 광년[15]으로 추정된다. 성운 내에서 눈에 띄는 가스 기둥 구조는 "별의 첨탑"(Stellar spire) 또는 창조의 기둥으로 불리며, 그 길이는 약 9.5 광년, 즉 약 90조 킬로미터에 달한다.[15][6]

수리 성운과 함께 있는 산개성단 M16에는 약 460개[17] 또는 약 8,100개[7]의 별이 있는 것으로 생각된다. 이 별들은 주로 기둥 북서쪽의 분자 구름 틈새에 집중되어 있으며,[7] 성단의 나이는 약 100만 년에서 200만 년 사이로 추정된다.[17][9]

성운 속에서 가장 밝은 별인 HD 168076의 겉보기 등급은 +8.24로, 성능 좋은 쌍안경으로 쉽게 관측할 수 있다. 이 별은 실제로는 쌍성으로, O3.5V형 별과 O7.5V형 동반성으로 이루어져 있다.[16][8] 이 쌍성계의 총 질량은 약 80 태양 질량이며, 밝기는 태양의 최대 100만 배에 달하는 것으로 알려져 있다.[8]

"수리 성운"이라는 이름은 중앙의 분자 구름 기둥(창조의 기둥)이 남동쪽에서 중앙의 밝은 영역을 향해 솟아오르는 모습이 마치 날개를 펼친 독수리처럼 보이는 데서 유래했다. 한편, 로버트 번햄 주니어는 중앙 기둥의 모습을 실루엣으로 나타낸 별의 여왕으로 묘사하며 "별의 여왕 성운"(Star Queen Nebula)이라는 이름을 소개하기도 했다.[18]

M16 성단에 포함된 분광형 O6형과 같은 고온의 젊은 별들이 방출하는 강력한 자외선은 주변의 수소 가스를 전리시켜 성운 전체를 밝게 빛나게 한다. M16 성단 역시 이 수리 성운에서 탄생한 것으로 여겨진다.

2. 2. 구성 천체



수리 성운은 널리 퍼져 있는 발광성운 또는 전리수소영역(H II 영역)인 IC 4703의 일부이다.[6] 지구로부터 약 5,700 광년 거리에 있으며, 활발한 별 형성이 진행 중인 영역이다.[6] 성운 내부에는 유명한 창조의 기둥이라 불리는 가스 기둥 구조가 있으며, 그 길이는 약 9.5 광년(약 90조 킬로미터)에 달한다.[15][6]

성운과 함께 있는 산개성단 M16에는 약 8,100개의 별이 있으며, 이들은 주로 기둥 북서쪽의 분자 구름 틈새에 집중되어 있다.[7] 이 성단의 나이는 약 100만 년에서 200만 년 사이로 추정된다.[9][17]

성단에서 가장 밝은 별은 HD 168076으로, 겉보기 등급은 +8.24이며 좋은 쌍안경으로 쉽게 관측할 수 있다.[16][8] 이 별은 실제로는 질량이 약 80 태양 질량에 달하고 광도가 태양의 최대 100만 배에 이르는 O3.5V형 별과 O7.5V형 동반성으로 이루어진 쌍성이다.[16][8]

성단 M16은 수리 성운 내에서 탄생한 것으로 여겨진다. M16에 포함된 분광형 O6형과 같은 고온의 젊은 별들이 방출하는 강한 자외선이 주변의 성운 가스를 이온화하여 빛나게 한다.

2. 3. 명칭

수리 성운이라는 이름은 성운의 모습에서 유래했다. 붉은 산광 성운 (H II 영역)의 중앙 부분이 코끼리 코처럼 길쭉한 암흑 성운에 의해 가려져 있는데, 이 전체적인 모습이 마치 날개를 펼친 독수리처럼 보이기 때문에 '수리 성운'이라는 이름이 붙여졌다. 다른 설명으로는, 성운 중앙의 분자 구름 기둥, 즉 창조의 기둥이 남동쪽에서 중앙의 밝은 영역을 향해 솟아오르는 모습이 독수리를 닮았다고도 한다.[18]

"별의 여왕 성운"(Star Queen Nebulaeng)이라는 별칭도 있는데, 이는 천문학자 로버트 번햄 주니어가 성운 중앙 기둥의 실루엣을 보고 별의 여왕에 빗대어 표현하면서 처음 사용한 이름이다.[18]

3. "창조의 기둥" (Pillars of Creation)

1995년 제프 헤스터(Jeff Hester)와 폴 스코웬(Paul Scowen)이 허블 우주 망원경으로 촬영한 수리 성운의 사진 중, 거대한 항성 형성 구역을 담은 이미지는 "창조의 기둥"(Pillars of Creation)이라는 이름으로 널리 알려졌다. 이 상징적인 모습은 성운 중심부에 위치한 가스와 먼지로 이루어진 거대한 기둥 형태의 구조물로, 내부에서는 새로운 원시별들이 형성되고 있는 것으로 밝혀졌다.[19][20][21]

"창조의 기둥"은 허블 망원경의 발견 이후에도 찬드라 엑스선 관측선, 스피처 우주 망원경, 제임스 웹 우주 망원경 등 다양한 관측 장비를 통해 지속적으로 연구되었다.[22] 특히 스피처 우주 망원경 관측 결과를 바탕으로 과거 초신성 폭발에 의해 기둥이 이미 파괴되었을 수도 있다는 주장이 제기되기도 했으나,[23] 후속 관측과 다른 해석을 통해 기둥이 점진적인 변화를 겪으며 여전히 존재한다는 반론도 제기되었다.[24] 2022년 제임스 웹 우주 망원경이 촬영한 적외선 이미지는 "창조의 기둥"의 더욱 상세한 모습을 보여주며 지속적인 연구의 대상이 되고 있다.

"창조의 기둥"의 자세한 특징과 관측 역사는 해당 하위 섹션에서 확인할 수 있다.

3. 1. 특징

1995년 제프 헤스터(Jeff Hester)와 폴 스코웬(Paul Scowen)이 허블 우주 망원경으로 촬영한 사진은 수리 성운 내부 과정에 대한 과학적 이해를 크게 발전시켰다. 이들이 찍은 사진 중 특히 거대한 항성 형성 구역을 담은 사진 하나가 "창조의 기둥(Pillars of Creation)"이라는 이름으로 유명하다. 1995년 4월 촬영된 이 이미지는 성운 중앙의 가늘고 긴 암흑 성운 기둥 끝에서 더 얇은 분자 구름이 뻗어 나오고, 그 끝에 갓 태어난 별이 숨겨진 모습을 선명하게 포착했다. 사진 속 작고 어두운 부분들은 원시별(protostar) 또는 보크 구상체로 여겨진다.

허블 우주 망원경이 1995년에 촬영한 "창조의 기둥"


제임스 웹 우주 망원경(JWST)이 2022년에 촬영한 "창조의 기둥"


"창조의 기둥"과 수리 성운 애니메이션 (2022년)


마치 동굴 바닥에서 솟아오른 석순처럼 보이는 이 기둥들은 성간(星間)의 수소 기체와 먼지로 이루어져 있으며, 새로운 별이 태어나는 인큐베이터 역할을 한다. 천문학자들은 기둥 내부와 표면에서 밀도가 높은 가스 덩어리 또는 구상체를 발견했는데, 이를 EGG("증발하는 기체 구상체", Evaporating Gaseous Globules)라고 부른다. 이 EGG들 중 일부 내부에서는 실제로 별이 형성되고 있다. 이러한 기둥 구조는 카시오페이아자리의 영혼 성운에서도 비슷한 형태로 발견된다. 영혼 성운의 해당 구역은 2005년 스피처 우주 망원경이 촬영하였으며,[19] "항성 창조의 기둥"[20] 또는 "항성 형성의 기둥"으로 불리기도 한다.[21]

찬드라 엑스선 관측소의 엑스선 이미지를 허블의 "기둥" 사진과 비교한 결과, 젊은 별에서 방출되는 엑스선 발광원이 기둥 구조와 정확히 일치하지 않고 성운 영역 전반에 걸쳐 무작위적으로 분포하는 것으로 밝혀졌다.[22] 이는 기둥의 EGG 안에 있는 원시별들이 아직 엑스선을 방출할 만큼 충분히 뜨거워지지 않았음을 시사한다.

한편, 스피처 우주 망원경의 2007년 관측 결과는 M16의 기둥들이 과거 초신성 폭발로 인해 이미 파괴되었을 수도 있다는 가능성을 제기했다. 관측된 뜨거운 기체는 약 8,000~9,000년 전에 일어난 초신성 폭발이 이 지역을 흩뜨려 놓았음을 시사한다. 성운까지의 거리를 고려할 때, 이 초신성의 빛은 지금으로부터 약 1,000~2,000년 전에 지구에 도달했을 것으로 추정된다. 초신성 폭발 후 발생한 충격파는 빛보다 훨씬 느리게 이동하여 수천 년에 걸쳐 성운을 통과하면서, 상대적으로 부서지기 쉬운 기둥들을 날려버렸을 것이라는 이론이다. 만약 기둥이 실제로 파괴되었다면, 그 모습이 담긴 빛이 지구에 도달하기까지는 또다시 수천 년이 걸릴 것으로 예상된다.[23]

하지만 모든 천문학자가 이 초신성 파괴설에 동의하는 것은 아니다. 일부 학자들은 초신성 폭발이 있었다면 관측된 것보다 훨씬 강력한 전파와 엑스선이 방출되어야 한다고 지적한다. 또한, 뜨거운 기체는 초신성 폭발이 아닌, 성운 내 거대한 별들이 내뿜는 강력한 항성풍에 의해 가열된 결과일 수도 있다고 주장한다. 이 주장이 맞다면, 창조의 기둥은 급격한 파괴가 아니라 보다 점진적인 풍화 과정을 겪고 있는 셈이다.[24]

이러한 논쟁 속에서 2014년, 허블 우주 망원경은 가시광선과 적외선으로 창조의 기둥을 다시 촬영했다. 약 20년 만에 이루어진 이 관측은 기둥 내부에서 일어나는 증발 속도에 대한 새로운 상세 정보를 제공했으며, 초신성 폭발의 명확한 증거는 발견되지 않았다. 현재로서는 기둥이 어떤 형태로든 여전히 존재하며, 최소 10만 년 이상은 그 모습을 유지할 것으로 추정된다.

가장 최근인 2022년에는 제임스 웹 우주 망원경이 적외선 파장으로 "창조의 기둥"을 촬영하여 더욱 상세한 모습을 관측할 수 있게 되었다.

3. 2. 관측

1995년 제프 헤스터(Jeff Hester)와 폴 스코웬(Paul Scowen)이 허블 우주 망원경으로 촬영한 사진은 성운 내부에서 일어나는 과정에 대한 과학적 이해를 크게 진일보시켰다. 이들이 찍은 사진 중 특히 거대한 항성 형성 구역을 포착한 이미지는 "창조의 기둥"(Pillars of Creation)이라는 이름으로 널리 알려지게 되었다. 마치 동굴 바닥의 석순처럼 보이는 이 기둥들은 성간(星間)의 수소 기체와 먼지로 이루어져 있으며, 새로운 별이 탄생하는 인큐베이터 역할을 한다. 기둥의 내부와 표면에서는 천문학자들이 EGG("증발하는 기체 구상체", Evaporating Gaseous Globules)라고 부르는, 밀도가 높은 기체의 매듭 또는 구상체가 발견되었고, 이 EGG들 중 일부 내부에서는 원시별이 형성되고 있다. "창조의 기둥"과 유사한 구조는 카시오페이아자리의 영혼 성운에서도 발견되는데, 이 지역은 2005년 스피처 우주 망원경에 의해 촬영되었다.[19]

찬드라 엑스선 관측선의 엑스선 이미지를 허블 망원경의 "창조의 기둥" 이미지와 비교한 결과, 젊은 별에서 방출되는 엑스선 발광원은 기둥 자체와는 일치하지 않고 성운 영역 전반에 걸쳐 무작위적으로 분포하는 것으로 밝혀졌다.[22] 이는 기둥의 EGG 안에 있는 원시별들이 아직 엑스선을 방출할 만큼 충분히 뜨겁지 않다는 것을 시사한다.

스피처 우주 망원경의 관측 결과는 "창조의 기둥"이 과거에 일어난 초신성 폭발로 인해 이미 파괴되었을 수도 있다는 가능성을 제기했다. 2007년 스피처 망원경이 관측한 뜨거운 기체는 약 8천 년에서 9천 년 전에 폭발한 초신성에 의해 이 지역이 교란되었음을 시사했다. 성운까지의 거리를 고려할 때, 초신성의 빛 자체는 약 1천 년에서 2천 년 전에 지구에 도달했을 것으로 추정된다. 하지만 빛보다 훨씬 느리게 움직이는 충격파가 초신성 폭발 이후 수천 년에 걸쳐 성운을 통과하면서, 상대적으로 연약한 구조인 "창조의 기둥"을 휩쓸어 버렸을 수 있다는 것이다. 만약 이것이 사실이라면, 기둥이 파괴되는 모습이 담긴 빛이 지구에 도달하기까지는 또다시 수천 년이 걸릴 것으로 예상되었다.[23]

그러나 이 초신성 파괴설에 대해 이의를 제기하는 천문학자들도 있다. 이들은 초신성이 폭발했다면 "창조의 기둥" 주변에서 관측된 것보다 훨씬 강력한 전파와 엑스선이 방출되었어야 한다고 주장한다. 또한, 관측된 뜨거운 기체는 초신성 폭발이 아니라 거대한 별들이 내뿜는 강력한 항성풍에 의해 가열된 것일 수도 있다고 설명한다. 이 주장이 맞다면, "창조의 기둥"은 급격한 파괴가 아닌, 보다 점진적인 풍화 과정을 겪고 있는 셈이다.[24]

2014년, 허블 우주 망원경은 가시광선과 적외선 파장을 이용하여 "창조의 기둥"을 다시 촬영했다. 1995년 첫 촬영 이후 약 20년 만에 이루어진 이 관측은 기둥 내부에서 물질이 증발하는 속도에 대한 새로운 세부 정보를 제공했다. 중요한 것은 이 관측에서 초신성 폭발의 명확한 증거가 발견되지 않았다는 점이다. 따라서 현재로서는 "창조의 기둥"이 여전히 존재하며, 최소 10만 년 이상은 현재의 모습을 유지할 것으로 추정된다.

가장 최근인 2022년에는 제임스 웹 우주 망원경이 적외선 파장으로 "창조의 기둥"을 촬영하여 이전보다 훨씬 더 상세하고 선명한 이미지를 제공했다.

4. 관측사

1745년에 장필리프 로아 드 쉬조가 성단을 발견했으며, 1764년에는 샤를 메시에가 배경 성운을 발견했다. 그러나 메시에는 동시대의 다른 관측자들에 비해 상대적으로 성능이 좋지 않은 장비를 사용했기 때문에, M15와 같이 다른 발견자들은 성단으로 분리하여 관측할 수 있었던 천체임에도 불구하고 성단으로 분해하지 못하고 성운 상태로 기록한 경우가 많았다.

참조

[1] simbad M 16 2006-11-16
[2] journal Kinematics in Young Star Clusters and Associations with Gaia DR2
[3] 웹사이트 Messier 16 http://www.messier.s[...] 2024-07-21
[4] 웹사이트 The awesome beauty of M16, the Eagle Nebula https://earthsky.org[...] 2014-07-08
[5] 서적 Burnham's Celestial Handbook https://archive.org/[...] Dover 1978
[6] 웹사이트 The Eagle has risen: Stellar spire in the Eagle Nebula https://esahubble.or[...] 2005-04-25
[7] journal The Spatial Structure of Young Stellar Clusters. II. Total Young Stellar Populations 2015
[8] journal The massive star binary fraction in young open clusters – II. NGC 6611 (Eagle Nebula)
[9] journal NGC 6611: A cluster caught in the act
[10] 웹사이트 Spitzer Captures Cosmic "Mountains Of Creation" http://www.spacedail[...] Spacedaily.com 2012-04-01
[11] APOD W5: Pillars of Star Creation 2008-09-16
[12] APOD W5: Pillars of Star Formation 2011-11-20
[13] 웹사이트 Chandra, Photo Album, The Eagle Nebula (M16), 15 Feb 07 http://chandra.harva[...] Chandra.harvard.edu 2012-04-01
[14] 뉴스 Webb Telescope Captures New View of 'Pillars of Creation' - The NASA space observatory's infrared eye finds out what's going on within the cloudy cosmic nursery. https://www.nytimes.[...] 2022-10-19
[15] European Space Agency 'The Eagle has risen: Stellar spire in the Eagle Nebula' http://www.spacetele[...] 2014-08-23
[16] 문서 The massive star binary fraction in young open clusters – II. NGC6611 (Eagle Nebula) http://adsabs.harvar[...]
[17] 문서 NGC 6611: A cluster caught in the act http://adsabs.harvar[...]
[18] 서적 Burnham's Celestial Handbook
[19] 웹인용 Spitzer Captures Cosmic "Mountains Of Creation" http://www.spacedail[...] Spacedaily.com 2012-04-01
[20] APOD APOD http://apod.nasa.gov[...] 2008-09-16
[21] APOD APOD http://apod.nasa.gov[...] 2011-11-20
[22] 웹인용 Chandra, Photo Album, The Eagle Nebula (M16), 15 Feb 07 http://chandra.harva[...] Chandra.harvard.edu 2012-04-01
[23] Jet Propulsion Laboratory 'Famous Space Pillars Feel the Heat of Star''s Explosion' http://www.spitzer.c[...]
[24] 웹인용 'Pillars of creation' destroyed by supernova http://www.newscient[...] 2007-01-10


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