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코스모스토리 속 우주의 아름다운 순간을 모아 전해드리는 '월간 우·아'입니다. 인류는 오랜 시간 우주를 탐구하면서 다양한 발견을 했습니다. 망원경으로 포착한 광활한 우주공간 속 놀라운 결과물을 모아 매달 소개합니다.

1. 우주 속 고양이 발자국 천체를 제임스웹 우주망원경이 새롭게 관측했습니다.
2. 불규칙하고 독특한 모양의 두꺼운 먼지로 구성된 행성상 성운을 근적외선, 중적외선 파장으로 더 자세히 관측했습니다.
3. 우리 눈으로 보이는 가시광선과 보이지 않는 적외선을 통한 다파장 관측으로 천체의 새로운 모습이 드러났습니다.
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고양이가 '꾹' 남긴 우주 속 '냥발' 천체…적외선 관측으로 더 선명해졌다



제임스웹 우주망원경이 관측한 구름복합체 '로 오피우치', 펭귄모양의 근접은하 'ARP 142', 고양이 발 성운. NASA 마이크레딧 올크레딧 , ESA, CSA, STScI



제임스웹 우주망원경은 2022년 7월부터 과학 관측 활동을 시작한 이래로 매년 활동 기념 관측 이미지를 공개했습니다. 첫 활동 1주년에는 별의 탄생을 보여주는 구름 복합체 '로 오피우치', 2주년에는 알과 펭귄모양을 하고 있는 듯한 '근접은하 A 새마을금고 예금이율 RP 142'를 관측했습니다. 이번 3주년에는 어떤 천체를 관측했을까요?

웹은 관측 3주년을 기념해 어느때보다 귀여움이 가득한 특별한 선물을 준비했습니다. 바로 NGC 6334 고양이 발 성운(Cat's Paw Nebula)의 상세한 모습입니다. 이 성운은 '냥발성운'이라는 귀여운 별명을 가지고 있는 천체입니다. 마치 아주캐피탈 자동차담보대출 고양이 발자국처럼 생겼다고 해서 붙여진 이름입니다.
전갈자리 방향으로 약 4천 광년 떨어진 곳에 위치한 고양이 발 성운은 과학자들이 격동적인 구름에서 별로 변화하는 과정을 자세히 연구할 수 있는 기회를 제공합니다.



고양이 발 성운. NASA, ESA, CS 퇴직급여충당금 A, STScI


웹의 선명한 해상도 덕분에 이번 관측으로 이전에는 볼 수 없었던 구조적 세부사항과 특징들이 드러났습니다.
이미지의 중앙에는 갈색 먼지 사이에 작고 불타는 붉은 덩어리들이 흩어져 있습니다. 이 빛나는 붉은 천체들은 비록 두꺼운 먼지에 가려져 있지만, 대규모 별 형성이 진행 중인 지역입니다.
중앙 상단의 발가락 모양을 천문학자들은 '오페라 하우스'라고 별명을 지었는데요. 이 부분의 주황색과 갈색 먼지층 바로 아래 회절 스파이크가 있는 밝은 노란색 별이 있습니다.
이 별은 주변의 가스와 먼지를 깍아 내렸지만 더 먼 거리로 밀어내지 못해 별 주변 물질로 이뤄진 조밀한 껍질 형태의 먼지층을 만들어냈습니다. 왼쪽 아래의 발가락을 보면 청백색의 별들이 밝게 빛나고 있고 주변 공동 내 작은 밀도의 가스 먼지들이 필라멘트 형태를 이루고 있습니다.
근적외선과 중적외선으로 드러난 행성상 성운의 선명한 속살






행성상 성운 NGC 6072의 모습. NASA, ESA, CSA, STScI



제임스웹 우주망원경이 포착한 NGC 6072 행성상 성운은 별의 생애 마지막 장면을 보여주는 우주의 경이로운 예술작품입니다.

1700년대 후반 발견된 이후로 천문학자들은 행성상 성운이 다양한 모양과 크기로 나타날 수 있다는 것을 알게 됐죠. 대부분의 행성상 성운은 원형, 타원형, 또는 쌍극형으로 나타나지만, NGC 6072는 정말 특별한 모습을 보여줍니다.
중심 영역은 뜨거운 항성 핵에서 나오는 빛으로 빛나며, 근적외선에서 연한 파란색으로 보입니다. 흥미롭게도 가스와 먼지로 이루어진 어두운 주황색 물질이 어둡게 보이는 영역의 주머니나 빈 공간을 따라 분포해 있습니다. 이러한 모습은 중심별의 뜨거운 방사선으로부터 보호받으면서 조밀한 분자 구름이 형성될 때 만들어질 수 있습니다.



행성상 성운 NGC 6072의 근적외선(왼쪽)과 중적외선으로 관측한 결과물. NASA, ESA, CSA, STScI


중적외선 관측에서는 더욱 놀라운 세부사항들이 드러납니다. 근적외선보다 더 긴 파장을 포착하는 중적외선기기(MIRI)는 주변에 분포한 먼지를 강조하면서, 연구자들이 이 천체의 중심에 있을 것으로 추정하는 별의 모습을 깔끔하게 핀포인트로 보여줍니다. 중적외선 관측 이미지에서 별은 분홍빛이 도는 흰색 점으로 관측됩니다.
근적외선의 빨간 영역과 중적외선의 파란 영역 모두 차가운 분자 가스를 나타내는 반면, 중심 영역은 뜨거운 이온화된 가스를 보여줍니다. 이런 다파장 관측을 통해 우리는 성운의 물리적 조건과 구조를 더 잘 이해할 수 있게 됐습니다.
'같지만 다른 느낌' 두 성단의 가시광선과 적외선 듀오






개방성단 NGC 460과 NGC 456이 포함된 왜소 은하인 소마젤란 성운을 관측한 이미지. 허블 우주망원경과 제임스웹 우주망원경의 관측 결과물을 합쳤다. NASA, ESA, and C. 린드버그 (존스홉킨스 대학교); 이미지프로세싱: 글래디스 코버(NASA/미국 가톨릭대학교)



허블 우주망원경과 제임스웹 우주망원경이 함께 관측한 NGC 460과 NGC 456 성단은 우주 속 동일 천체를 다른 파장으로 다양하게 관측하는 것이 얼마나 중요한지 보여주는 좋은 사례입니다.

개방성단 NGC 460과 NGC 456은 우리 은하 주위를 도는 왜소은하인 소마젤란 성운에 위치해있습니다. 개방성단은 중력으로 느슨하게 결합된 수십 개에서 수천 개의 젊은 별들로 구성되어 있는데요. 이 성단들은 서로 연결되어 있는 광범위한 성단과 성운 복합체의 일부입니다.
허블의 가시광선 관측에서는 별빛이 가스와 먼지 구름에서 '거품'을 일으키면서 파란색으로 빛나는 이온화된 가스가 보입니다. 반면 웹의 적외선 관측은 먼지의 덩어리와 섬세한 필라멘트 구조를 강조하면서 보여줍니다. 정말 흥미로운 점은 허블 관측에서 먼지는 종종 빛을 가리고 차단하는 실루엣으로 보이지만, 웹의 관점에서는 별빛에 의해 뜨거워진 먼지가 자체적인 적외선 빛으로 빛납니다.
이 천체가 특별한 이유는 N83-84-85 복합체로 알려진 이 성단에 희귀한 O형 별들이 모여있기 때문입니다. O형 별은 우리 태양처럼 수소를 연소하는 매우 뜨겁고 극도로 무거운 별입니다. 천문학자들은 우리 은하의 약 4천억 개 별 중에서 O형 별은 약 2만 개 정도만 있다고 추정합니다.



개방성단 NGC 460을 관측한 허블 우주망원경과 제임스웹 우주망원경의 결과물. NASA, ESA, and C. 린드버그 (존스홉킨스 대학교); 이미지프로세싱: 글래디스 코버(NASA/미국 가톨릭대학교)





개방성단 NGC 456을 관측한 허블 우주망원경과 제임스웹 우주망원경의 결과물. NASA, ESA, and C. 린드버그 (존스홉킨스 대학교); 이미지프로세싱: 글래디스 코버(NASA/미국 가톨릭대학교)


소마젤란 성운은 우리 은하보다 금속 함량이 낮기 때문에 연구자들에게 큰 관심을 받고 있습니다. 천문학자들은 수소와 헬륨보다 무거운 모든 원소, 즉 원자핵에 두 개 이상의 양성자를 가진 원소들을 '금속'이라고 부릅니다.
이런 상태는 초기 우주의 조건을 모방하기 때문에, 우주 초기 단계에서 별 형성과 성간 매질에 대한 이론을 탐구할 수 있는 최적의 실험실 역할을 하게 될 것입니다.
NGC 460과 NGC 456 관측을 통해 천문학자들은 이 지역에서 가스의 흐름이 어떻게 모이고 분할되는지 연구하고, 소마젤란 성운과 주변 왜소은하 사이의 충돌 흔적을 탐구할 것입니다.

놀라운 관측은 앞으로도 계속 됩니다.

경이로운 우주의 다양한 모습은 매달 새롭게 공개됩니다.한달 뒤 우리는 또 어떤 신비로운 모습을 보게 될까요. 우주의 아름다운 순간, '월간 우·아' 다음 달에 다시 찾아뵙겠습니다.



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CBS노컷뉴스 최원철 기자 chwch@cbs.co.kr
진실엔 컷이 없다