게 성운
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1. 개요[편집]
Messier 1 / NGC 1952
게 성운은 황소자리 방향에 있는 초신성 잔해이자 중심부에 위치한 펄서의 영향을 받는 성운이다. 한자어로는 蟹(게 해)를 써서 해성운(蟹星雲)이라고 한다.
1731년 존 베비스가 처음으로 발견하였으며, 오해하기 쉽지만 게자리에 있는 성운이 아니다. 게자리에는 M44 프레세페 성단이 있다.
메시에 천체 목록의 1번을 차지하고 있지만, 관측 시 찾기 어려울 만큼 어둡다. 지구 관측 기준으로 불과 1천 년 전 만들어진 성운이며, 이는 천문학적으로 극히 최근에 형성된 천체에 해당한다. 2008-2017년간의 게 성운 사진. 현재도 퍼지고 있는 중이다.
M1이라는 상징성 때문에 게 성운에 대한 연구는 꾸준히 계속되고 있다. 인류 역사에서 초신성 폭발이 기록에 직접 남은 사례 중 비교적 유명한만큼, 천문학, 물리학 등 이과 뿐 아니라, 문과의 역사학계에서도 연구에 동참하는 형식으로 진행된다. 논문도 잊을 만하면 한 번씩 나온다.
2. 역사[편집]
1731년 영국의 물리학자인 존 베비스(1695~1771)가 처음 발견하였고 그의 책인 'Uranographia Britannica'에 그에 대한 내용을 실었다. 1758년 8월 28일 프랑스의 천문학자 샤를 메시에가 독자적으로 발견하였다. 혜성 탐사를 주로 하던 샤를 메시에가 핼리 혜성[2]을 찾던 중 다른 혜성[3]을 찾았고 이 혜성을 추적하다가 황소자리에서 게 성운을 발견하였다. 처음에는 혜성인 줄 알았으나 움직이지 않는것을 알게된 후 혜성과 착각할 만한 천체들을 기록한 것이 메시에 천체 목록의 기원이다. 메시에 목록에는 1758년 9월 12일에 기록되었다.
발견 초기의 게 성운을 관측한 샤를 메시에와 요하네스 엘레르트 보데는 별이 없는 성운으로 생각했으나 윌리엄 허셜은 더 큰 망원경으로 관측한 결과 내부에 별이 존재하는 성운으로 밝혀졌다.
1844년 제3대 로스 백작 윌리엄 파슨스가 스케치한 M1 게 성운
게 성운이란 이름은 영국 천문학자인 제3대 로스 백작 윌리엄 파슨스(William Parsons, 3rd Earl of Rosse, 1800 ~ 1867)가 1844년 게 성운을 관측한 뒤에 스케치하며 지은 것이 유래다. 당시로서는 꽤 큰 무려 36인치의 망원경으로 관측하였다 한다.
참고로 이름이 왜 (게와 별로 닮지 않았음에도) 게 성운이냐 하면, 서양권에서는 가운데의 모체에서 여러 갈래로 뻗어나가는 것이 게의 등딱지와 거기에 붙은 다리처럼 생겼다고 보는 관념이 있기 때문이다. 이런 관념이 제대로 이식된 것이 바로 영어로 '암'을 의미하는 'cancer'인데 이것은 원래 게자리를 일컫던 말이다. 암의 종양이 여기저기 가지치기하듯 뻗어나가는 것이 게 등딱지와 비슷하다고 여겨졌기 때문. 이 항목 상단부 사진을 보고도 감이 잘 안 온다면 #영상을 보자. 바깥쪽으로 가지가 뻗어나가는 성운의 모습을 입체적으로 볼 수 있다.
19세기 말부터 게 성운에 대한 초 분광 관측법이 시행되어 게 성운의 가스 성분 등이 밝혀졌다.
M1의 첫 사진은 1892년에 20인치 망원경으로 찍었다.
게 성운에서 발산하는 빛의 스펙트럼에 대한 자세한 조사는 1913년 부터 1915년까지 미국 천문학자인 베스토 슬라이퍼( Vesto M. Slipher,1875~1969)에 의해 이루어졌다. 그는 스펙트럼 방출선이 분할되어 보이는 것을 찾았다. 도플러 효과로 알려진 이 현상으로 게 성운의 일부는 우리쪽으로 접근하며(청색 편이) 나머지는 우리에게서 멀어지는 것(적색 편이)을 찾아내었다.[4]
1919년 미국 천문학자인 로스코 프랭크 샌포드(Roscoe Frank Sanford, 1883 – 1958)는 이러한 스펙트럼의 원인을 두 가지 찾아냈다. 첫 번째는 게 성운의 밝은 필라멘트의 복잡한 구조에서 나오는 수소 방출선을 포함하는 붉은 방출 선 스펙트럼이 원인이다. 두 번째는 강한 푸른 빛의 확산 배경을 가진 연속 스펙트럼 때문이다.
헤버 커티스(Heber D. Curtis,1872~1942)는 이러한 특성을 보이는 천체를 임시 행성상 성운으로 분류했지만 1933년 논파된다.
1921년 로웰 천문대의 램플랜드는 42인치 반사 망원경으로 얻은 성운의 사진을 비교할 때, 중심 별 주변의 좁은 구역에서 주목할만한 성운의 개별 구성 요소의 밝기 변화와 움직임, 극적인 변화를 찾아낸다. 같은 해, 윌슨 산 천문대의 J.C.던컨은 11.5년 간격의 게 성운 사진을 분석한 결과 게 성운은 1년에 약 0.2'' 확장한 것으로 밝혀졌다. 이것을 역추적한 결과 게 성운의 확장은 900년 전부터 이루어진 것으로 분석했다. 역시 같은 해, 크누트 룬드마르크는 이 성운이 1054년의 초신성 폭발 위치와 가까운 것을 지적했다.[5][6]
1953년, 소련 천문학자인 이오시프 시크로브스키(Iosif Shklovsky,1916~1985)는 중앙의 푸른 영역은 싱크로트론 복사[7] 가 일어나는 곳이라고 주장했다. 3년 후인 1956년, 그의 주장은 관측으로 확인되었다.
1960년대에는 성운의 중심에 있는 중성자별의 강력한 자기장이 그 원인이라는 것도 밝혀졌다.
3. 특징[편집]
3.1. 생성[편집]
기원전 5500년경, 지금의 게 성운 자리에 있었던 항성이 거대한 폭발을 일으켰다. 이 폭발로 인해 발생한 엄청난 섬광은 6500광년을 이동하여, 1054년 7월 4일[8] 지구에 도달하였다. 이것이 바로 초신성 1054(SN 1054)이다. 이 섬광은 무려 최대 밝기가 저녁의 금성과 맞먹는 -6등성이었기 때문에 많은 나라들이 이를 관측하고 기록으로 남겼다. 기록이 남아있는 국가는 중국 송나라 그리고 아랍이 주를 이룬다.[9] 이 중 아랍의 기록을 살펴보면, 이 섬광은 23일동안 낮에도 보일 정도로 밝았으며, 653일간 밤하늘에서 보였다고 전해진다. 그리고 그때 터진 별에서 생성된 각종 물질들이 퍼져나가 지금과 같은 성운의 형태에 이르렀다.
여담인데 당시 송나라에서는 이게 재앙을 예고한다고 민심이 요동쳤고 이방인에 대한 불안감이 터졌다. 그리고 송나라에 거주하던 카이펑 유대인들이 그 징조로 오해받아 상당수가 학살당하거나 구타당하는 일로 이어졌다.
3.2. 일반적인 특징[편집]
게 성운은 약 11광년의 범위에 걸쳐져 있으며 지금도 약 1,500km/s의 속도로 초신성의 폭발 잔해를 밖으로 분출하고 있다. 성운 중심에서 뿜어내는 싱크로트론 방사선은 우주의 다른 폭발 과정과 유사하다. 비슷한 예로는 불규칙 은하인 M82의 활성화된 핵과 거대 타원 은하 M87에서 뿜어져 나오는 독특한 제트가 있다.
게 성운 중심에 있는 펄서는 16.5등급의 겉보기등급을 가졌으나 절대등급은 약 4.5이다. 이는 우리 태양의 절대등급과 비슷하다. 지름은 28~30 km 정도이며, 1초에 약 30번 자전하면서 전자기파를 방출한다. 인류 역사에서 초신성 폭발과 연관된 최초의 천체이다. 이 중성자별은 표면에서 거의 모든 영역의 전자기 스펙트럼 영역으로 펄스를 방출하기 때문에 자전 주기가 잘 알려져 있다.
게 성운은 어둡고 맑은 조건의 하늘에서 관측이 가능하다. 맨눈으로는 관측할 수 없고 최소한 7x50이나 10x50의 쌍안경으로 아주 희미한 빛조각으로 보인다. 좀 더 확대해서 보면 타원형의 흐릿한 성운기를 볼 수 있다. 4인치 정도의 망원경으로는 숙련자에 한해 성운 내부의 얼룩 등을 볼 수 있다. 최상의 조건에서 16인치 이상의 망원경으로는 성운 내부의 필라멘트와 더 미세한 구조를 관측할 수 있다.
게 성운은 황도에서 불과 1.5° 떨어져 있어 달에 의한 엄폐현상과 태양계 행성과의 합이 자주 발생한다.
3.3. 최후의 수수께끼[편집]
게 성운에 대해 아직 밝혀지지 않은 미스터리 중 하나는 게 성운의 질량에 관한 것이다. 게 성운이 생성되기 위해서는 태양질량의 8~ 11배에 해당하는 별이 터져야 하는데[10] 게 성운을 이루는 가스의 질량은 태양질량의 2~3배, 최대치가 5배이며 중심에 있는 펄서는 태양질량의 1.4~2배로 다 합쳐도 태양질량 8배에 미치지 못한다는 것이다. 이에 대해 별이 죽기 직전 상당량의 질량을 항성풍으로 날려보냈다는 주장이 있지만 그렇다면 껍질구조가 있어야 하는데 발견되지 않아 논란이 있다.[11]
4. 위치 및 찾는 방법[편집]
게 성운은 황소자리 알파(α)인 알데바란의 동북동쪽에 있는 3등급인 황소의 오른쪽 뿔에 해당하는 황소자리 제타(ζ)에서 북쪽으로 1°, 서쪽으로 1° 떨어진 곳에 있다.
5. 다른 메시에 천체[편집]
6. 관련 문서[편집]
이 문서의 내용 중 전체 또는 일부는 2023-11-11 06:09:37에 나무위키 게 성운 문서에서 가져왔습니다.[1] 허블 망원경이 가시광선 영역에서 산소와 황 이온을 검출하는 세 가지 다른 필터를 통해 얻은 사진은 푸른색 부분이고, 성운의 먼지 방출은 허셜 망원경의 원적외선 검출을 통해 얻었으며 붉은 색 부분이 그것이다.[2] 에드먼드 핼리가 핼리 혜성이 돌아올 것이라고 처음 예측한 해이다.[3] C/1758 K1 De la Nux. De la Nux가 1758년 5월 26일에 발견하였다.[4] 이러한 스펙트럼의 편이를 이용해 알아낸 시선 방향 팽창 속도와 오랜 간격을 두고 촬영한 사진을 비교해 구한 각팽창 속도를 비교하면 이 성운까지의 거리를 구할 수 있다. 행성상 성운도 이러한 방법으로 거리를 구한다.[5] 중국 사서인 <송사>에는 SN 1054의 위치를 '천관(天關, 황소자리 제타)에서 수척 떨어진 곳'이라 기록하고 있는데 게성운은 황소자리 제타 근처에 있다.[6] 1054년의 초신성 폭발 기록이 서구권에 처음 소개된 것은 에두아르 비오가 문헌통고를 번역한 1843년의 일이다.[7] 강한 자기장 안에서 상대론적 속도로 움직이는 전자가 자기장에 의해 진행방향의 수직방향으로 가속도를 받는 가속운동을 하면서 방출되는 복사, 편광파가 전자의 진행방향 쪽으로 집중되어 방출된다.[8] 이 날짜는 송사 56권 천문지에 기록된 날짜를 율리우스력으로 환산한 것이다.[9] 당시 한국은 고려시대였는데, 고려는 천문현상을 기록하던 나라임에도 그해의 기록이 전부 없다고 한다. 이때는 고려 문종 때였다. 그렇기에 고려도 이 초신성을 기록했지만, 몽골 제국의 침공으로 소실되었다는 의견이 많다. 실제로 고려사나 고려사절요의 경우 특정 해의 기록이 특히 부실한 곳이 많은데, 바로 몽골 제국의 침공으로 이들 역사서의 기초가 된 사료를 보존해 뒀던 고려의 서고가 불탔기 때문이다. 사료가 부실해져서 조선시대에 고려사, 고려사절요를 찍을 때 내용이 부족해진 것.[10] 태양질량의 8배보다 작은 별은 초신성 폭발을 일으킬 수 없고 12배 이상인 별은 게 성운보다 더 다양한 화학적 조성의 성운을 형성한다.[11] 죽기 직전이 아니라도 상당한 양의 질량을 항성풍으로 날릴 별은 볼프–레이에별이 있다.