[JWST 발사부터 현재까지] 볼프-레이어 별 WR 124과 성운을 자세히 관측
볼프-레이에 별(Wolf-Rayet Star)은 매우 무거운 질량을 가진 별의 최종 진화 단계 중 하나로, 강력한 항성풍과 높은 온도 때문에 자신의 대부분 물질을 날려 보낸 후 내핵이 드러나게 되는 별을 뜻한다. 보통 무거운 질량의 별일수록 에너지의 소모가 빨라서 수명이 짧아지는데, 이러한 볼프-레이어 별 역시 매우 무거운 만큼 매우 짧은 수명이 예측된다. 천문학에서 표현하는 영겁의 시간에 비해 매우 짧은 수명을 살고 생을 마감하는 볼프-레이어 별은 이 때문에 발견조차 쉽지 않다. 우리 은하에서 대략 500개 정도의 볼프-레이어 별이 발견되었으며, 다른 은하에서도 100개가 조금 넘는 숫자의 볼프-레이어 별이 발견되었다.
볼프-레이어 별은 프랑스 천문학자 샤를 볼프(Charles-Joseph-Étienne Wolf)와 조르주 레이에(Georges Antoine Pons Rayet)의 이름을 따서 명명되었다. 이들의 표면 온도는 최소 25,000K에서 200,000 K에 달하며, 이들의 광도는 태양의 최소 몇십만 배인 것으로 관측되고 있다. 대부분의 질량을 잃은 볼프-레이어 별은 마침내 탄소층까지 드러나게 되며, 이러한 별들은 감마선 폭발을 일으킬 가능성이 있다. 이들의 관측은 평범한 별에서 관측할 수 있는 수소선 대신, 헬륨, 탄소, 질소 등으로 대표되는 폭넓은 방출선을 통해서 수행된다.
제임스 웹 우주망원경의 눈으로 관측한 볼프-레이어 별은?
볼프-레이어 별은 먼지를 쉽게 방출하는 것으로 알려졌으며, 보통 태양 질량의 몇 배나 되는 대기와 먼지가 방출되는 것으로 알려졌다. 이 때문에 볼프-레이어 주변의 먼지 고리는 우주 먼지 껍질이라는 별명이 붙었으며, 따라서 볼프-레이어 별은 제임스 웹 우주망원경의 눈으로 관측하기에 더 없이 효과적인 천체라고 할 수 있다. 사실 볼프-레이어 별은 제임스 웹의 눈에 이미 여러 번 포착된 적이 있다. (관련 기사 바로 가기 – “제임스 웹, 우주 먼지 껍질을 자세히 관측하다“)
작년 10월, ‘우주 먼지 껍질’들은 WR 140을 나무의 나이테처럼 둘러싸고 있는 모습이 공개되었다. © NASA, ESA, CSA, Dr. Judy Schmidt
미항공우주국(NASA)이 최근 공개한 제임스 웹 우주망원경의 근적외선과 중적외선 파장의 빛이 결합한 합성 이미지 중앙에 밝고 뜨거운 별 Wolf-Rayet 124(WR 124)가 매우 장엄하게 모습을 드러냈다. (고해상도 이미지 바로 보러 가기)
밝고 뜨거운 별 Wolf-Rayet 124가 매우 장엄하게 모습을 드러내고 있다. © NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team
북쪽 및 동쪽 나침반 화살표는 하늘에서 이미지의 방향을 나타낸다. 아래에서 볼 때 올려다볼 때 북쪽과 동쪽의 관계는 위에서 올려다볼 때의 방향과 반전되어야 한다. 눈금 막대는 빛이 1년 동안 이동하는 거리인 광년 단위로 표시되어 있으며 1광년은 약 9조 4,600억 킬로미터에 해당한다. 위 사진을 통해서 성운의 크기가 대략 10광년임을 알 수 있다.
이미지 하단의 색상 키는 이미지 생성에 사용된 필터와 해당 필터에 할당된 가시광선 색상을 나타낸다. 즉, 빨간색은 4.44, 4.7, 12.8, 18 마이크로미터 (F444W, F470N, F1280W, F1800W), 녹색은 2.1, 3.35, 11.3마이크로미터 (F210M, F335M, F1130W), 파란색은 0.9, 1.5, 7.7 마이크로미터(F090W, F150W, F770W) 파장에 반응하는 천체의 모습을 보여주고 있다.
제임스 웹 우주망원경과 근적외선 카메라(NIRCam)의 상징과 같은 팔각 회절 스파이크가 잘 드러나고 있으며, 이 때문에 짧은 파장으로의 관측에는 팔각 무늬가 매우 많이 드러난다. 근적외선 카메라는 밝은 별과 주변의 희미한 가스 그리고 먼지 등을 효과적으로 보여주고 있다.
반면, 더 차가운 우주 먼지는 더 긴 중적외선 파장(MIRI: 중적외선 기기)과 쉽게 반응하기에 WR 124 성운의 구조를 보여주고 있다. 아래 이미지의 빨간색은 12.8, 18 마이크로미터 (F1280W, F1800W), 녹색은 11.3 마이크로미터 (F1130W), 파란색은 7.7 마이크로미터(F770W) 파장에 반응하는 천체의 모습으로 이들이 보여주는 이미지들이 합성된 사진이다. (고해상도 이미지 바로 보러 가기)
더 차가운 우주 먼지는 더 긴 중적외선 파장과 쉽게 반응하기에 WR 124 성운의 구조를 보여주고 있다. © NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team
10광년 너비의 위 성운은 수명은 짧지만 이미 크게 노화된 별이 무작위로 분출할 때 튕겨 나온 물질들과 난기류에서 생성된 먼지 등으로 이루어져 있다. 겉보기에는 너무 화려하지만, 사실 위 별은 죽음이 매우 가까워진 별이다. 막대한 질량 손실 이후 별의 핵융합은 멈추고 중력 때문에 스스로 붕괴하여 폭발하는, 궁극적으로 초신성 작전 단계의 별이다.
MIRI를 통해서 관측하는 수많은 먼지 입자는 초신성 폭발 전에 이런 별이 얼마나 많은 먼지를 생성하는지, 그리고 그 먼지 중 얼마나 많은 양이 폭발에서 살아남아서 먼 훗날 주변에서 다시 미래의 별과 행성 및 복잡한 분자의 구성 요소로 변할 수 있을지 등에 관한 연구에 큰 도움을 줄 수 있다고 생각된다. 이는 현재까지 이론상으로만 예측되던 천문학적 현상으로, 관측과 함께 수많은 먼지 관련 변수들을 제한하며 정답에 점점 가까워질 수 있다.
성운은 매끄러운 껍질이 아니라 무작위적이고 비대칭적인 분출로 형성된다는 점이 밝혀졌다. © NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team
위 관측을 통해서 성운은 매끄러운 껍질이 아니라 무작위적이고 비대칭적인 분출로 형성된다는 점이 밝혀졌다. 미항공우주국의 표현에 따르면, 밝은 가스와 먼지 덩어리는 별을 향해 헤엄치는 올챙이처럼 보이며, 항성풍에 의해서 뒤쪽으로 날아가는 꼬리들이 흘러나오는 것같이 보인다.
(1424)
로그인후 이용 가능합니다.
44억년 전 초기 지구에서 생명체 재료가 되는 탄화수소, 알데히드, 알코올 등 유기 분자들이 철이 풍부한 운석이나 화산재 입자들이 촉진하는 화학반응을 통해 생성된 것으로 보인다는 연구 결과가 나왔다.
국내 연구진이 안정적이고 부작용이 적으면서 수술 후 전이·재발을 막을 새로운 형태의 암 치료 백신 개발 가능성을 열었다. 한국연구재단은 울산대 진준오 교수 연구팀이 암세포에서 얻은 표면 단백질을 항원으로 이용한 지질 나노입자(AiLNP)를 개발하는 데 성공했다고 25일 밝혔다.
복통, 설사, 직장 출혈, 철 결핍 빈혈(iron deficiency anemia) 등 4가지 징후 또는 증상이 50세 이전에 나타나는 조기 발생(early-onset) 대장암의 경고 신호라는 연구 결과가 나왔다.
화학 섬유에서 나오는 미세 플라스틱 오염에 경각심을 갖고 생분해가 가능한 옷을 찾는 착한 소비가 생기고 있지만 생분해를 내세우며 개발된 섬유도 실제 환경에서는 제대로 썩지 못하는 것으로 나타났다.
유인 화성 탐사를 앞두고 이것이 실제 가능한지 관심이 높은 가운데 쥐 머리에 초음파를 쏴 동면 상태를 안전하게 반복 유도할 수 있다는 연구 결과가 나와 주목된다. 미국 세인트루이스 워싱턴대(WUSL) 홍 천 교수팀은 26일 과학저널 '네이처 신진대사'(Nature Metabolism)에서 초음파 펄스를 생쥐와 쥐의 뇌 특정 부위에 쏴 동면 상태를 안전하게 가역적으로 유도하는 데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 이 방법은 머리 위에 초음파 방출기를 장착하는 비침습적 방식으로 초음파를 쏴 뇌의 신경 세포를 일시적으로 활성화해 체온을 낮추고 신진대사를 늦출 수 있다며 향후 의학이나 장거리 우주 비행에 응용될 수 있을 것이라고 말했다.
플라보놀 성분을 함유한 사과와 블랙베리 등을 섭취하는 것이 노인의 '노쇠' 발현 가능성을 낮춘다는 연구 결과가 나왔다. 노쇠(frailty)는 나이가 들면서 신체 기능이 필연적으로 떨어지는 노화(aging)와는 구분되는 것으로, 일상에 지장을 줄 만큼 나이에 비해 신체기능이 심각하게 약해져 낙상과 골절 등을 초래할 위험이 높고 장애와 사망으로 이어질 수 있다. 미국 하버드의대 계열 임상 연구소인 '힌다·아서 마커스 노화연구소' 등에 따르면 플라보노이드의 하위그룹인 '플라보놀' 섭취와 노쇠의 연관성을 분석한 연구 결과를 '미국 임상영양학 저널'(American Journal of Clinical Nutrition)에 발표했다.
북극해 식물플랑크톤이 유엔 '기후변화에 관한 정부 간 협의체'(IPCC)의 예상치보다 최대 3배 감소할 것이라는 연구 결과가 나왔다고 극지연구소가 24일 밝혔다. 포항공과대학교 국종성 교수 연구팀, 극지연구소 양은진 박사, 미국 스크립스 해양연구소 임형규 박사 등으로 구성된 국제공동연구팀은 쇄빙연구선 아라온호 탐사를 포함한 다양한 북극해 현장 탐사에서 획득한 데이터를 활용해 북극해 식물플랑크톤의 농도 예측기법을 개발했다. 이를 적용한 결과 이산화탄소 배출 시나리오에 따라 차이는 있었지만, 2100년 식물플랑크톤의 농도는 기존 IPCC 5차, 6차 보고서의 예측과 비교할 때 감소 폭이 최대 3배로 늘었다.