우주

#말머리성운

A dark nebula glows with electric blue light
천문·천체물리

암흑성운: 배경 별빛을 가리는 가스와 먼지 구름

암흑성운(흡수성운)은 배경 별의 빛을 차단할 만큼 밀도가 높은 우주의 가스·먼지 구름으로, 대부분 분자수소로 이루어져 있으며 새로운 별이 형성되는 장소인 경우가 많다. 미국 천문학자 에드워드 에머슨 바너드(Edward Emerson Barnard)가 1919년 암흑성운 182개의 대형 목록을 처음 작성했고, 이후 우리 은하에서 수백 개가 추가로 발견됐다. 대표적인 예로는 맨눈으로도 보이는 은하수의 대암흑대(Great Rift)와 남십자자리의 석탄자루(Coalsack), 오리온자리 알니타크 남쪽의 말머리성운(바너드 33), 뱀주인자리의 뱀성운(바너드 72)이 있다. 보크 구상체(Bok globules)는 더 작고 고립된 암흑성운으로, 내부에서 다중성계가 형성되며 뱀주인자리 방향 500광년 거리의 바너드 68이 그 예다. 암흑성운은 다른 은하에서도 관측되는데, 머리털자리 방향 1,700만 광년 거리의 검은눈 은하(M64)가 나선팔을 가리는 거대한 먼지 띠를 보여준다.

EarthSky

Captivating view of a nebula and stars from Myall Creek, NSW, Australia.
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제임스웹 우주망원경으로 오리온 바·NGC7023·말머리성운의 수소분자(H2) 방출 관측

연구진은 제임스웹 우주망원경(JWST)으로 오리온 바, NGC7023, 말머리성운 등 광해리영역(PDR)에서 검출된 수소분자(H2) 방출선을 분석해, 세 영역 모두에서 유사한 필라멘트 구조와 H2 방출선 간 0.5초각(0.5")의 공간적 차이를 확인했다. 이 차이는 열평형 방출선과 원자외선(FUV) 펌핑 방출선의 들뜸 메커니즘 차이 및 온도 기울기와 연관되며, 입사 복사 조건이 다른데도 회전 들뜸 분석에서는 세 PDR 모두 비슷하게 높은 기체 온도가 나타났다. 이는 오리온·NGC7023 같은 들뜸이 강한 PDR에서는 예상되는 결과지만, 상대적으로 들뜸이 약한 말머리성운에서는 뜻밖의 결과다. 또한 H2 방출은 얇은 자외선 조사층이 지배하기 때문에 PDR 내부의 더 깊고 차가운 분자층 온도를 추적하는 지표로는 신뢰할 수 없어, 다른 추적자와 함께 사용해야 한다고 결론지었다.

arXiv astro-ph.GA (은하)

The Dumbbell nebula, also known as Messier 27, pumps out infrared light in this image from NASA Spitzer Space Telescope. Planetary nebulae are now known to be the remains of stars that once looked a l
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IGRINS 분광기로 관측한 H2 회전-진동 방출선, 광해리영역(PDR)의 물리 조건을 밝히다

연구진은 IGRINS 분광기로 얻은 5개 광해리영역(PDR: S140, IC63, 말머리성운, NGC 2023, 오리온 바)의 H2 회전-진동 관측 자료를 Meudon PDR 코드 모델과 비교했다. 1.45~2.45um 영역을 분해능 45000으로 관측한 자료에 카이제곱 최소화와 베이지안 역산·MCMC 기법을 적용한 결과, Meudon PDR 코드는 관측된 H2 회전-진동 선 세기의 85% 이상을 2배 이내 오차로 재현했다. 입사 FUV 복사장을 기하 구조와 스펙트럼 형태 양면에서 현실적으로 모형화하고, H2 고진동준위의 충돌 탈여기율에 대한 최신 자료를 포함한 것이 핵심 요인으로 꼽혔다. H2 회전-진동 방출선은 열압력과 입사 FUV 세기(G0)를 잘 제약하지만 대부분의 PDR에서 축퇴가 남으며, ALMA나 제임스웹 우주망원경(JWST) 관측에서 얻은 PDR의 공간 규모를 추가 제약으로 쓰면 이를 해소할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 저여기 PDR에서는 먼지 입자 표면에서 갓 형성된 H2 분자가 상대적으로 낮은 회전 에너지와 높은 진동 에너지를 갖는다는 증거가 확인됐다.

arXiv astro-ph.GA (은하)