우주 이야기 1149 - 오리온 성운에서 태어난 아기별의 구조를 관측하다

(The left panel shows the Orion Nebula observed with the Hubble Space Telescope, picking out the area around HH204. In the right panel, we can see in detail the structure of HH204 and of its apparent companion, HH203. In this panel, the images by the Hubble Space Telescope taken during 20 years and artificially highlighted with different colours show the advance of the jets of gas through the Orion Nebula. Credit: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC).)

오리온 성운은 지구에서 1300광년 정도 떨어진 밝은 가스 구름으로 여러 개의 아기별이 태어나고 있어 과학자들의 집중적인 관측 대상이 됐습니다. 새로 태어나는 별이 있는 가스 성운 중 지구에서 비교적 가까울 뿐 아니라 관측까지 쉽기 때문입니다. 이런 이유로 허블 우주 망원경은 20년 이상 오리온 성운의 아기별을 계속 관측해왔습니다.

카나리아 천체 물리학 연구소 (Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC))이 과학자들은 칠레 있는 거대 망원경인 VLT와 허블 우주 망원경의 관측 데이터를 이용해서 아기별에서 뿜어져 나오는 가스의 제트인 HH204의 변화와 구조를 분석했습니다.

가스 성운에서 중력에 의해 가스가 뭉치면 중심부의 온도와 압력이 올라갑니다. 중심부 온도와 압력이 핵융합 반응을 일으킬 정도로 높아지면 아기별이 에너지를 방출하는데, 이 때 양 방향으로 강력한 제트가 방출됩니다. 이 가스의 제트를 허빅 하로 (Herbig-Haro) 천체라고 부릅니다. 굳이 말하자면 아기별의 울음 소리라고 할 수 있습니다.

HH204는 가장 밝은 허빅 하로 천체 중 하나로 허블 우주 망원경 관측 데이터를 이용해 구조 변화는 물론 속도, 구성 물질, 온도 등 중요한 정보를 확인할 수 있습니다. 사진에서 보이는 덩어리는 사실 허빅 하로 천체 마지막 부분이 가스 성운에 충돌해 생긴 충격파로 아기별에서 나온 물질이 시간에 따라 쌓이고 있습니다.

(동영상)

연구팀에 따르면 HH204의 하빅 하로 천체는 주변 가스보다 350%나 많은 철과 니켈을 지니고 있습니다. 이렇게 다른 화학적 구성은 여러 층으로 된 아기별의 구조를 반영한 것으로 무거운 원소가 각 층마다 다르게 존재하기 때문으로 풀이됩니다. 아기별 자체는 깊은 가스층 아래 있어 직접 관측이 어렵지만, 하빅 하로 천체에 대한 관측을 통해 형성 및 발달 과정을 이해할 수 있는 것입니다.

허블 우주 망원경의 관측 임무는 이제 거의 다 되가지만, HH204에 대한 관측은 멈추지 않고 계속될 것입니다. 발사를 앞둔 제임스웹 우주 망원경은 물론이고 지상의 거대 망원경까지 HH204를 상세히 관측해 시간에 따른 변화와 자세한 구조를 파악할 것입니다. 그리고 이를 통해 태양 같은 별이 어떻게 탄생했는지에 대한 더 상세한 지식을 얻게 될 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2021-09-anatomy-impact-protostellar-jet-orion.html

J. E. Méndez-Delgado et al, Photoionized Herbig–Haro Objects in the Orion Nebula through Deep High Spectral Resolution Spectroscopy. II. HH 204, The Astrophysical Journal (2021). DOI: 10.3847/1538-4357/ac0cf5

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