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고양이눈성운

2020. 7. 5. 11:15

고양이의 눈 성운은 용지리의 행성상 성운입니다. 이 성운은 지금까지 알려진 성운 중에서도 매우 복잡한 구조를 가진 성운 중 하나입니다. 허블 우주 망원경을 이용한 고해상도 사진을 통해 매듭, 제트 거품 및 둘레와 같은 주목할만한 구조가 발견되었습니다. 고양이의 눈 가운데는 천 년 전쯤 표면을 날려 성운을 이루는 밝고 뜨거운 별이 있습니다. 고양이의 눈 성운은 1786년 2월 15일 윌리엄 허셜에 의해 발견되었으며, 1864년 영국의 아마추어 천문학자 윌리엄 허긴스의 스펙트럼 관찰로 지구 위의 성운들 사이에서 분광학적 연구가 처음 수행되었습니다. 허긴스의 연구는 행성상 성운이 별이 아닌 뜨거운 기체로 구성된 천체임을 입증했습니다. 최근에 성운은 원적외선에서 X선까지 완전한 전자기 스펙트럼의 범위 내에서 관찰되었습니다. 현대 연구에 이르렀지만, 여전히 몇 가지 수수께끼가 있습니다. 성운의 복잡한 구조 중 일부는 여성계의 중심별에서 물질을 방출함으로써 만들어진 것으로 생각되지만, 중심별이 동반성을 가지고 있다는 직접적인 증거는 아직 나타나지 않았습니다. 또 화학원소 함량 비율을 두 가지로 측정한 결과 사이에 큰 이견이 있었고, 이 같은 불일치의 이유도 불분명합니다. 허블 망원경의 관찰로는 중심별에서 방출된 구형 껍데기가 고양이의 눈 모양 주위에 수많은 희미한 고리 구조를 형성한다는 것을 오랫동안 관찰했지만 그러한 분출이 어떻게 일어는 지에 대한 정확한 메커니즘은 밝혀지지 않았습니다. NGC 6543은 실시 등급 8.1로 상대적으로 밝고 표면 밝기가 높은 널리 연구된 행성상 성운으로, 정경 17h 58m 33.4s, 적위 +66° 37'59에 있습니다만, 높은 적위 때문에 큰 망원경이 있는 북반구에서 관찰하기가 쉽습니다. NGC 6543은 황도의 북극 쪽에 거의 정확히 있습니다. 성운 주변에는 중심별이 적색 거성 단계였을 때 날아간 물질로 구성된 광대한 헤일로가 있습니다. 성운의 내부 타원 형태의 장축은 16.1초의 각도로, 응축 물질 사이의 거리는 24.7초의 각도이며, 이 해일로의 지름은 약 300초의 각도로 내부 성운보다 약간 큽니다. 관측에 따르면 성운 몸체의 부피당 입자 수는 세제곱 센티미터 당 약 5,000개이며 온도는 약 7,000~9,000K입니다. 외부 해이로의 온도는 15,000K입니다. NGC 6543의 중심별은 O7+WR 형 항성이며, 온도는 약 8만 K이며, 태양보다 약 10,000배 밝으며 반경은 태양의 약 0.65배입니다. 분광 분석에 따르면, 이 별은 현재 매년 약 3.2x10-7 태양 질량의 물질을 세찬 항성풍으로 잃고 있다고 합니다. 이 별의 현재 질량은 계산된 태양 질량을 약간 초과하지만, 진화 계산 이론에 의하면, 별의 첫 번째 질량은 약 5 태양 질량이었습니다. 행성상 성운 연구에서 오랫동안 제기되어 온 문제는 성운의 거리가 거의 알려지지 않았다는 것입니다. 행성상 성운까지의 거리를 계산하는 많은 방법은 단지 가설에 의존했으며, 이것에 대한 상당한 부정확성도 우려스러운 일이었습니다. 그러나 허블 우주 망원경을 이용한 최근의 관측으로 성운의 거리를 측정하는 새로운 방법이 허용됐습니다. 모든 행성상 성운은 펼쳐지고 있으며, 각분해능으로 수년 동안 관찰하면 천구 면의 성운의 성장을 알아낼 수 있습니다. 이 값은 일반적으로 연간 밀리 초 각도 미만으로 매우 작습니다. 분광을 관찰하면 도플러 효과를 사용하여 시야에서 성운 팽창 속도를 밝힐 수 있으므로 성운까지의 거리를 계산할 수 있으며 팽창 속도와 각도의 팽창을 비교할 수 있습니다. 허블 우주 망원경을 이용한 NGC 6543 관측 결과는 수년 동안 관측된 거리를 관찰하는 데 사용됐으며, 성운의 각 확장률은 연간 10밀리 초 각, 시선 상 성운의 확장률은 16.4km/s로 밝혀냈습니다. 성운의 각도 확장을 사용하여 성운의 나이를 추정하고 볼 수도 있습니다. 성운이 1년에 10밀리 초각의 일정한 각도로 펼쳐진다면 성운이 20초 각도에 도달하는 데는 약 1000±260광년이 걸릴 것입니다. 이때 폭발한 물질이 성간 물질과 충돌하고 별의 진화 과정에서 일찍 분출한 물질이 느려지는 성운 나이의 상한선일 것으로 추측합니다. 고양이 눈 성운은 구조적으로 매우 복잡한 성운이며, 이러한 복잡한 형태를 형성하는 메커니즘은 제대로 밝혀지지 않았습니다. 성운의 중심의 밝은 부분은 내부의 긴 모양의 거품으로 구성되어 있으며 뜨거운 가스로 채워져 있으며, 이 부분은 서로의 중간 부분에서 만나는 한 쌍의 둥근 거품으로 겹쳐지게 됩니다. 중간 부분은 고온가스로 구성된 거품이 직각을 이루면서 타원형으로 관측되는 것을 이야기한 것입니다. 성운의 밝은 부분의 구조는 주로 중심별에 의해 씻겨지는 항성풍과 성운 형성 기간 동안 배출되는 물질의 상호 작용으로 만들어졌으며, 이러한 상호 작용은 위의 설명대로 X선의 방사선을 담당합니다. 시속 1,900km/s의 속도로 불어오는 항성풍은 거품의 두 장을 폭발시킨 파도의 내부 거품 구조로 성운을 만들었습니다. 반면에 성운의 중심별은 쌍성일 가능성이 있습니다. 쌍성계의 두 구성 요소 사이의 질량 전달로 인한 착증 디스크의 존재는 이전에 폭발된 물질과 상호 작용하는 극 제트를 만드는 원인이 될 수 있습니다. 시간이 지날수록 세차운동으로 극 제트의 방향이 점점 달라질 것입니다. 성운의 밝은 내부의 외부에는 항성이 헤르츠스프룽-러셀 도표의 점근 거성 가지, 즉 행성상 성운 형성 이전의 단계에 있는 연속 동심원 구조가 있습니다. 이러한 링은 매우 균일한 간격으로 위치하여 구조를 유발한 물질 방출이 매우 일정한 간격으로 수행되는 메커니즘을 제안하며 입자의 방출 속도도 매우 유사합니다. 고리의 총질량은 약 0.1 태양 질량인 것으로 보입니다. 고리를 형성한 맥동은 약 15,000년 전에 시작되어 약 1000년 전에 중단된 것으로 보입니다. 이 무렵, 밝은 내부 성운의 형성이 시작되었습니다. 또한 광대하면서도 헤일로가 중심별에서 저 먼 곳까지 뻗어 있습니다. 해일로는 성운 몸보다 먼저 형성되었고 해일로의 질량은 약 0.26-0.92 태양 질량으로 추측됩니다.

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