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우주 이야기 1341 - 고리 성운의 모습을 관측한 제임스 웹 우주 망원경.



 (New images from NASA’s James Webb Space Telescope of the well-known Ring Nebula provide unprecedented spatial resolution and spectral sensitivity. In the NIRCam (Near-Infrared Camera) image on the left, the intricate details of the filament structure of the inner ring are particularly visible in this dataset. On the right, the MIRI (Mid-InfraRed Instrument) image reveals particular details in the concentric features in the outer regions of the nebulae’s ring. Credit: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Barlow (University College London), N. Cox (ACRI-ST), R. Wesson (Cardiff University).)

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(The Ring Nebula (M57) as seen in infrared by the James Webb Space Telescope, showing an outer layer of hydrogen that cannot be seen in visible light. This picture was featured by NASA as 2023 14 August's Astronomy Picture of the Day.

NASA - https://apod.nasa.gov/apod/ap230814.html)

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태양 같은 별은 마지막 순간에 주변으로 가스를 내뿜으면서 서서히 죽어갑니다. 이때 외곽층의 가스가 주변에 성운을 형성하는데, 이를 행성상 성운 (planetary nubula)라고 부릅니다. 처음에는 행성처럼 보인다고 해서 붙여진 이름이지만, 망원경의 성능이 크게 향상된 후 본 모습은 형형색색 아름다운 한폭의 그림 같았습니다.

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행성상 성운의 다양한 형태와 색상은 과학자들을 매료시킴과 동시에 당혹스러운 상황도 같이 만들었습니다. 다 비슷비슷하게 생긴 별들이 왜 죽을 때는 서로 모양이 다른지에 대해서 몰랐기 때문입니다. 그리고 이들이 다음 세대의 행성과 별에 물질을 공급하는 방식에 대해서도 아직 모르는 부분이 많습니다.

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카디프 대학의 로저 웨슨 (Roger Wesson from Cardiff University)와 ESSENcE (Evolved StarS and their Nebulae in the JWST Era) 팀의 동료들은 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 적외선 관측 능력을 이용해서 지구에서 2200광년 떨어진 대표적인 행성상 성운인 고리 성운 (ring nebula)을 관측했습니다.

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제임스 웹 우주 망원경의 NIRCam (Near-Infrared Camera)와 MIRI (Mid-Infrared Instrument)는 고리 성운의 미세 구조를 역대 가장 상세히 관측했습니다. 이번 관측에서는 여러 개의 동심원 고리 구조와 외곽에 있는 여러 개의 실 같은 구조물의 미세 구조를 확실하게 볼 수 있었습니다.

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외부로 퍼져나가는 고리는 280년 주기로 중심 별이 물질을 뿜어내면서 생긴 것으로 보이며 실이나 가시처럼 뻐쳐 나가는 구조물은 내부에 있는 밀도가 높은 물질 때문에 팽창하는 가스가 한쪽으로 쏠리면서 생기는 현상으로 추정됩니다. 이번 연구에서는 예상치 않게 다환 방향족 탄화수소 (Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)의 존재까지 확인할 수 있었는데, 온도가 낮아진 탄소, 수소 등의 물질이 더 복잡한 유기물을 형성한 것으로 생각됩니다.

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행성상 성운에 대해선 아직도 모르는 부분이 많지만, 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 성능이 그 비밀을 밝히는 데 큰 도움이 되고 있습니다. 아름다운 외형 아래 숨어 있는 비밀들이 앞으로 하나씩 드러날 것으로 기대합니다.

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참고

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https://phys.org/news/2023-08-webb-reveals-intricate-dying-star.html#google_vignette

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

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