(The Stingray nebula has dimmed dramatically in 20 years – far faster than was thought possible. Credit: NASA, ESA, B. Balick (University of Washington), M. Guerrero (Instituto de Astrofísica de Andalucía), and G. Ramos-Larios (Universidad de Guadalajara)
허블 우주 망원경은 발사된지 30년 동안 수많은 천체를 관측하며 천문학의 발전을 이끌었습니다. 관측 기간이 긴 만큼 수십 년간 변화를 관측한 경우도 많은데 덕분에 과학자들은 몇몇 천체의 변화나 속도에 대해서 중요한 정보를 얻었습니다. 지구에서 18,000광년 떨어진 곳에 있는 가오리 성운 (Stingray Nebula (Hen 3-1357))도 그 중 하나입니다.
가오리 성운은 태양 같은 별이 죽으면서 주변으로 가스를 방출해 생기는 행성상 성운 (planetary nebula) 중 하나로 지름 0.08광년 정도입니다. 태양계보다는 130배 정도 크지만, 다른 행성상 성운에 비하면 1/10 정도 크기입니다. 전체 질량도 태양의 0.6배로 비교적 작은 별이 최후를 맞이해 주변으로 가스를 방출하는 중입니다. 별의 질량이 작을 수록 수명이 긴 점을 생각하면 아마도 이 별은 우주 초기에 생겼다가 마지막을 맞이한 것으로 생각됩니다.
워싱턴 대학의 브루스 발릭(Bruce Balick)이 이끄는 천문학자들은 1996년과 2016년 사이의 가오리 성운 허블 관측 데이터를 분석해 20년 간의 변화를 조사했습니다. 그 결과 불과 20년 만에 많은 것이 바뀌었다는 사실을 확인할 수 있었습니다. 가오리 성운의 가스가 생각보다 빠른 속도로 흩어지면서 수소, 질소, 산소의 농도가 급격히 낮아지고 있었습니다. 특히 산소는 1/1000 수준으로 낮아졌습니다. 팽창하는 가스가 흩어지면서 온도도 빠르게 낮아져 성운 역시 눈에 띄게 어두워졌습니다.
연구팀에 따르면 지금 같은 속도라면 수십 년 후에는 가오리 성운 자체가 보이지 않게 될 것이라고 합니다. 천문학적인 스케일에서는 정말 엄청난 속도로 사라지는 성운인 셈입니다. 행성상 성운이 주변으로 물질을 뿌리는 과정은 결국 우주에 새로운 별의 재료를 공급하는 과정이기 때문에 과학자들의 주목을 받고 있습니다.
이 성운의 가운데는 최근 태어난 백색왜성인 SAO 245567이 존재합니다. 이 백색왜성은 과거 38000도까지 온도가 뜨거워졌지만, 이제 점차 식어가고 있습니다. 다만 질량과 온도는 높고 상대적으로 표면적은 작기 때문에 식어서 보이지 않게 되기까지는 상당한 시간이 걸립니다. 아마도 30년 후엔 이 백색왜성이 혼자 우주를 떠돌고 있는 모습만 보이게 될 것입니다. 뭔가 쓸쓸하지만, 이렇게 사라지는 별이 있어야 새로 생기는 별도 있는 것이겠죠.
참고
https://newatlas.com/space/stingray-nebula-fading-hubble/
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2009/2009.01701.pdf
https://en.wikipedia.org/wiki/Stingray_Nebula
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