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우주 이야기 1591 - 나선 성운의 구조를 자세히 들여다 본 제임스 웹 우주 망원

 


(This new image of a portion of the Helix Nebula from NASA’s James Webb Space Telescope highlights comet-like knots, fierce stellar winds, and layers of gas shed off by a dying star interacting with its surrounding environment. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI; Image Processing: Alyssa Pagan (STScI))

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(This image of the Helix Nebula from the ground-based Visible and Infrared Telescope for Astronomy (left) shows the full view of the planetary nebula, with a box highlighting Webb’s field of view (right). Credit: ESO, VISTA, NASA, ESA, CSA, STScI, J. Emerson (ESO); Acknowledgment: CASU)

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나선 성운 혹은 쌍가락지 성운 (Helix nebula)은 물병자리에 있는 유명한 행성상 성운으로, 행성상 성운 중 가장 밝고 큰 천체입니다. 1824년 카를 하딩이 발견했고 눈동자 같은 이미지 때문에 신의 눈동자(Eye of God) 또는 사우론의 눈(Eye of Sauron)라는 별명을 지니고 있습니다. 나선 성운은 겉보기 등급 +7.6등급이며 지구로부터 650광년 떨어져 있습니다. 크기는 5.1 광년이며 현재도 초속 31km의 속도로 팽창하고 있는 성운입니다.

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행성상 성운은 태양 같은 별이 마지막 순간에 가스를 방출하며 나선 성운 같은 행성상 성운이 됩니다. 이때 미래의 행성과 별을 위한 물질을 우주 공간으로 방출하기 때문에 과학적으로 중요한 의미를 가지고 있습니다. 또 그 모습이 매우 아름답기 때문에 많은 아마추어 천문가들의 관측 대상이 되어 왔습니다.

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이미 200년에 걸쳐 많은 관측이 이뤄졌지만, 나선 성운에 대해서는 아직도 모르는 부분이 많습니다. 특히 신비로운 기둥 혹은 혜성 꼬리 같은 미세 구조가 과학자들의 관심을 모으고 있습니다. (사진) 혜성 모양 매듭(Cometary Knots)으로 불리는 이 구조는 별이 죽기 직전(적색거성 단계)에 느리게 내뿜은 차갑고 밀도 높은 가스층 위로, 나중에 백색왜성이 된 중심별에서 뿜어져 나오는 빠르고 뜨거운 항성풍이 강하게 부딪혀 생성된 것으로 보고 있습니다. 나선 성운의 중심에는 아직 온도가 12만도에 달하는 백색왜성이 존재합니다.

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여기서 나온 뜨거운 가스가 이전 적색거성 단계에서 나온 상대적으로 차가운 가스와 충돌하면 레일리-테일러 불안정성(Rayleigh-Taylor Instability)이라는 현상이 일어나 충돌 경계면이 찢어지며 손가락 모양의 매듭이 생깁니다. 이 매듭의 '머리' 부분은 중심별의 강한 자외선을 직접 받아 이온화되어 밝게 빛나지만, 그 뒤쪽은 머리 부분에 가려져 그림자가 생기며 긴 '꼬리'를 형성합니다. 이것이 중심에서 뻗어 나가는 원기둥처럼 보입니다.

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(Helix Nebula — Observatory Comparison (Hubble/Spitzer/Webb))

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이미 많은 관측이 이뤄졌던 천체라고 해도 제임스 웹 우주 망원경은 더 강력한 분해능으로 새로운 정보를 계속 제공하고 있습니다. 앞으로도 제임스 웹 우주 망원경의 활약이 이어질 것으로 기대합니다.

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참고

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https://phys.org/news/2026-01-intricacies-helix-nebula-revealed-webb.html

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Helix Nebula - Wikipedia

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