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우주 이야기 1607 - 행성상 성운에서 처음 발견된 드라이아이스



 (Location of carbon dioxide ice in NGC 6302. The image shows HST/WFC3 observations featuring filter F656N, which traces hydrogen-alpha emission. The JWST MIRI mosaic is indicated by the white frame. Contours show the column density of gas-phase carbon dioxide, with corresponding log N values (cm−2) provided in the lower left. Credit: arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2602.22366)

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국제 천문학자 팀이 처음으로 행성상 성운 (planetary nebula)에서 드라이아이스를 포착했습니다. 이산화탄소의 얼음인 드라이아이스는 지구에서는 자연적으로 존재하지 않지만, 태양계에는 흔한 물질로 화성은 물론 혜성에서도 자주 발견됩니다. 다만 태양계 밖의 다른 천체에서 직접 관측은 어려웠습니다.

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제임스 웹 우주 망원경은 전갈자리 방향으로 약 3,400광년 떨어진 곳에 위치한 쌍극형 행성상 성운인 NGC 6302를 포착했습니다. 나비 성운 또는 벌레 성운으로 불리는 NGC 6302는 반지름이 최소 1.5광년이며, 동서 방향으로 뻗은 밝은 쌍극엽이 거대한 먼지 고리에 의해 양분되어 있는 모습을 보여줍니다.

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이전 관측에서 과학자들은 NGC 6302에서 메틸 양이온(CH₃⁺)과 다환 방향족 탄화수소(PAH)이 광범위하게 존재한다는 사실을 발견했습니다. 이렇게 탄소 기반 유기물에 많다는 것은 탄소와 산소로 구성된 이산화탄소 역시 풍부할 것이라는 점을 시사합니다.

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캐나다 웨스턴 온타리오 대학교의 차르미 바트 교수 (Charmi Bhatt of the University of Western Ontario, Canada) 연구팀은 NGC 6302의 화학적 구성을 더 자세히 조사하기 위해 JWST의 중적외선 관측 장비 (MIRI)를 사용했습니다.

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MIRI의 중해상도 분광기(MRS)를 이용한 관측 결과, 기체 상태의 이산화탄소의 파장에 해당하는 14.8~15.2 µm 영역에서 뚜렷한 흡수 특징이 관찰됐습니다.

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연구팀은 추가 분석을 통해 NGC 6302의 먼지 원반에서 드라이아이스의 두 가지 주요 특징, 즉 14.9~15.15 µm 사이의 얕고 넓은 흡수선과 15.2~15.3 µm 사이의 두 번째 흡수선을 역시 확인할 수 있었습니다. 드라이아이스 형태로는 처음으로 관측된 것입니다.

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드라이아이스 자체는 그렇게 드물지 않은 물질이지만, 아직 많은 에너지를 방출하는 중심별이 살아 있는 행성상 성운에서는 흔힌 일은 아닙니다. 이번 관측은 행성상 성운의 구조가 생각보다 복잡하다는 점을 시사합니다.

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과학자들은 앞으로 더 고해상도의 관측을 통해 아름다운 모습 속에 숨은 비밀을 더 깊게 풀어내기를 기대하고 있습니다.

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참고

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https://phys.org/news/2026-03-dry-ice-planetary-nebula.html

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Charmi Bhatt et al, Detection of CO2 ice in the planetary nebula NGC 6302, arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2602.22366

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