스크랩 아름다운 `행성상 성운` (사진)

[운영자]

게재 사진들은 아름다운 모습의 행성상 성운(行星狀星雲 Planetary Nebula)들이다.

그러면 행성상 성운을 좀 더 상세히 알아보자.

*행성상 성운(planetary nebula)

행성상 성운은 성간운이 아니라 비교적 질량이 작은 별이 진화 말기에 자신의 표면 가스를 우주공간에 방출하여 생긴 것이다. 행성상성운은 은하계 내의 가스성운 중 비교적 작은 규모의 것으로, 작은 망원경으로 보았을 때 가장자리가 명료한 원반형, 즉 행성 모양으로 보인다.

주로 원판 모양·가락지 모양 등 비교적 뚜렷한 형상을 가진 것이 많다. 행성상 성운의 중심에는 표면온도가 수 만 도에 이르는 청백색의 백색왜성이 발견되고 있으며, 성운 자체도 초속 수십 km에 이르는 속도로 팽창하고 있는 것이 관측된다.

성운의 지름은 1광년 정도이며, 수명은 수만 년이라 여겨진다. 가스가 팽창하는 이유는 몇 가지로 생각해 볼 수 있다. 그 중의 하나는 적색거성의 바깥쪽 가스가 중력을 뿌리치고 달아나 버린다는 설이다. 적색거성은 대단히 커져 있으므로 그 표면 부근에서 받는 중력이 매우 작아져 있기 때문이다.

또 다른 설은 적색거성의 내부에 헬륨 핵융합반응이 폭주하여 바깥쪽 가스를 날려버린다는 설과 궤도가 아주 근접한 쌍성이 가스를 교환하면서 진화해 가는 과정에서 가스를 흘려서 행성상 성운이 생긴다는 설이 있다.

거문고자리의 고리성운(M57), 여우자리의 아령형성운(M27), 큰곰자리의 부엉이성운(M97) 등이 대표적이다. 주로 은하면에서 떨어진 곳이나 은하중심핵 부근에 분포하는데,행성상 성운은 1500개 이상이 존재한다고 한다.

[참고 : 성운의 종류]

(1) 발광방법에 따른 성운의 분류

먼저 성운은 발광방법에 따라 반사성운과 발광성운으로 구분된다. 대부분의 성운은 거의 반사성운인데, 반사성운은 성간기체뿐만 아니라 많은 양의 먼지를 포함하고 있다. 반사성운은 뜨거운 별 근처에 있어서, 먼지가 짧은 파장의 별빛을 산란시켜 푸르게 보인다. 발광성운도 주위의 뜨거운 별빛을 받아 빛을 내지만 그 과정은 반사성운과 조금 다르다. 뜨거운 별들은 성운의 내부 또는 뒤쪽에 자리잡고 있는데, 짧은 고에너지 자외선을 방출한다. 이 복사가 가스구름에 부딪치면 기체 원자들을 이온화시켜서, 전자가 원자로부터 떨어져 나가게 된다. 떨어져 나간 전자는 다시 원자와 재결합할 때 에너지가 낮은 긴 파장의 빛을 방출한다. 암흑성운은 가시광선을 방출하지 않는 먼지를 포함하기 때문에 어둡다. 암흑성운의 먼지는 밝은 성운이나 별에서 오는 빛을 차단할 만큼 높다.

(2) 성운의 모양에 따른 분류

성운은 또 그 모양에 따라 행성상성운, 초신성 잔해, 산광성운으로 구분된다. 행성상성운은 태양정도의 질량을 갖는 별이 표면 가스를 팽창시켜 먼 거리에서 볼 때 행성처럼 보이는 성운이다. 초신성 잔해는 무거운 질량을 갖는 별이 초신성 폭발을 일으킨 후 그 잔해로 이루어진 가스성운이다. 산광성운은 행성상성운이나 초신성 잔해와 달리 처음부터 성간가스와 먼지 등이 모여 이루어진 성운이다. 모양이 불규칙하며, 지름이 수십 광년에 이른다. 일반적으로 성운이라면 이러한 산광성운을 이르는 경우가 많다. 산광성운의 주변에는 암흑성운이 따르는 것을 흔히 볼 수 있다.

*방출성운(휘선성운, 발광성운, emission nebula)
가스가 고온의 별로 부터 자외선을 받아 이온화하여 빛을 내는 성운이다. 주로 가스로 된 성간물질 가까이에 고온의 별이 가까이 있는 경우, 고온의 별에 서 복사되는 자외선에 의하여 수소 가스가 들뜨게 되어 휘선스펙트럼과 함께 밝은 빛 을 내게 된다. 이와 같은 고온별은 연령이 수천 만년 이하인 젊은 산개성단에 포함되는 경우가 많다. 여기에는 오리온자리의 오리온대성운, 백조자리의 북아메리카성운, 외뿔소자리의 장미성운등 많은 성운이 있다.

*반사성운(reflection nebula)
성운 스스로는 빛을 내지 않으나 주위의 고온의 별로 부터 받은 빛을 반사하여 마치 스스로 빛을 내는 것처럼 보이는 가스와 먼지로 이루어진 성운이다. 성운 가까이에 있는 별이 고온이기는 하나 성운 내의 가스를 들뜨게 할 정도는 되지 못하여, 성운의 물질들이 단순히 별빛을 반사하여 빛날 때 반사성운이 된다. 예를들면 플레이아데스성단을 둘러싸고 있는 푸른빛의 성운을 들 수 있다. 이 밖에 암흑성운의 주변부에서 볼 수 있는데, 빛을 반사할 때 푸른색 쪽이 더 크게 산란되므로 실제의 별빛보다는 다소 푸른색 쪽으로 치우쳐 나타난다.

*암흑성운 (dark nebula)
성운 스스로는 빛을 내지 않으나 성운 뒷편에 있는 별이나 발광가스를 차단하여 검은 덩어리 또는 띠로서 관측되는 성운이다. 방출성운이나 반사성운과 같은 밝은 성운 또는 밝은 별 앞에 주로 먼지와 티끌로 된 고밀도의 성간물질이 있어, 그 배후에서 오는 빛을 차단하여 검은색의 실루엣처럼 보인다. 은하면에 따른 영역에 많고, 외부은하 중 주로 나선은하의 팔에 해당하는 부근과 막대나선 은하 등에서도 볼 수 있다. 오리온자리의 말머리성운, 백조자리의 북아메리카성운, 남십자자리의 석탄자루(coalsack) 등이 있다.

*행성상성운(planetary nebula) 
상기 설명 참조

(작성 : 지구촌365일)