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우주 이야기 1406 - 제임스 웹 우주 망원경이 포착한 말머리 성운



(The image is more than half-filled by a small section of the Horsehead Nebula, from the bottom up. The clouds are seen up close, showing thick, whitish streaks and dark voids, as well as textured, fuzzy-looking patterns of dust and gas. The nebula stops at a spiky edge that follows a slight curve. Above it a small number of distant stars and galaxies lie on a dark but multi-colored background. Credit: ESA/Webb, NASA, CSA, K. Misselt (University of Arizona) and A. Abergel (IAS/University Paris-Saclay, CNRS))



 (A collage of three images of the Horsehead Nebula. In the left image labeled "Euclid (Visible-Infrared)", the Nebula is seen among its surroundings. A small box around it connects to the second image labeled "Hubble (Infrared)", where the Nebula is zoomed in on. A portion of the Nebula's head has another box, which leads with a callout to the third image, labeled "Webb (Infrared)", of that area. Credit: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (AURA/STScI), ESA/Webb, CSA, K. Misselt (University of Arizona) and A. Abergel (IAS/University Paris-Saclay, CNRS), M. Zamani (ESA/Webb))

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지구에서 1000-1400광년 떨어진 거대한 분자 구름 복합체인 오리온 분자 구름 컴플렉스 (Orion molecular clouds complex)는 나이가 1200만년 이내인 아기별들이 대량으로 탄생하는 가스와 먼지 구름입니다. 오래전 태양계 역시 이런 분자 구름에서 생겨났을 것입니다. 따라서 과학자들은 그 과정을 알아내기 위해 별이 태어나는 성운 중 지구에서 가까운 오리온 분자 구름을 집중 관측했습니다.

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오리온 분자 구름 복합체의 일부인 오리온 B 분자 구름에는 우리에게 친숙한 말머리 성운 (Horsehead Nebula, 버나드 33, B33)은 말머리처럼 보이는 암흑 성운으로 허블 망원경으로 여러 차례 관측했던 성운입니다. 말머리 성운을 이루는 가스와 먼지는 현재 주변으로 흩어지는 중이지만, 완전히 흩어지기 위해서는 앞으로 500만 년의 시간이 더 필요합니다. 아래 영상에서 말머리 성운의 위치를 정확한 위치를 알수 있습니다.

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(Credit: ESA/Webb, NASA, CSA, K. Misselt (University of Arizona) and A. Abergel (IAS/University Paris-Saclay, CNRS). Music: Stellardrone - The Night Sky in Motion)

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말머리 성운에서 중요한 사실은 말처럼 보이는 형태가 아니라 사실 화학적 구성과 물리적 구조입니다. 말머리 성운은 가스와 먼지에 쌓여 있는 젊고 큰 별에서 나오는 강력한 자외선을 받고 있는데, 이 자외선이 성운의 원자와 분자를 광분해해서 새로운 이온이나 분자를 만드는 광분해 지역 (photodissociation region, PDR)에 속합니다. 성간 가스와 분자의 화학적 진화를 이해하기 위해서는 이 과정을 자세히 관측할 필요가 있습니다.

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제임스 웹 우주 망원경은 차가운 물체를 관측하는데 유리한 적외선 영역 관측 능력에 초점을 맞추고 있을 뿐 아니라 매우 높은 분해능을 지니고 있어 말머리 성운의 머리카락 내지는 말갈귀같은 필라멘트 구조와 이 물질의 화학 구조를 파악하는데 유리합니다. 역대급 해상도로 본 말머리 성운은 마치 솜털이나 말갈귀가 엉킨 것같은 형태를 보이고 있습니다.

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오래 전 태양계 역시 이런 성운에서 탄생했을 것입니다. 물론 현재 존재하는 대부분의 외계 행성이 비슷한 과정을 거쳤을 것입니다. 과학자들은 말머리 성운처럼 지구에서 비교적 가까운 성운을 집중적으로 관측해 그 과정에 쌓인 비밀을 풀어내고 있습니다. 이 과정에서 앞으로도 제임스 웹 우주 망원경의 활약이 이어질 것입니다.

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참고

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https://phys.org/news/2024-04-webb-captures-iconic-horsehead-nebula.html

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https://en.wikipedia.org/wiki/Horsehead_Nebula

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A. Abergel et al, JWST observations of the Horsehead photon-dominated region I. First results from multi-band near- and mid-infrared imaging, Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202449198

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