Gemini South는 적색 거성의 장엄한 수명 종료를 포착합니다.

NSF의 NOIRLab이 운영하는 International Gemini Observatory의 절반인 Gemini South에 의해 포착된 먼지와 가스의 거의 대칭적인 고리 쌍이 고대 적색 거성의 죽음의 고통을 표시합니다. 오래된 스타일의 영국 주전자와 비슷하다고 알려진 결과 구조는 드물게 보이는 양극성 반사 성운입니다. 증거에 따르면 이 물체는 죽어가는 적색 거성과 이제 부서진 동료 별 사이의 상호 작용에 의해 형성되었습니다.

빛나는 성운 IC 2220은 오래된 영국 술병과 닮았기 때문에 Toby Jug Nebula라는 별명이 붙은 희귀한 천문학적 발견입니다. 용골자리 방향으로 약 1200광년 떨어진 곳에 위치한 이 반사 성운은 이중엽 또는 양극성 가스와 먼지 구름으로 중심에 있는 적색 거성에 의해 생성되고 빛을 발합니다. 적색 거성의 수명이 다한 단계는 상대적으로 짧고 주변에 형성되는 천체 구조는 드물기 때문에 Toby Jug Nebula는 항성 진화에 대한 훌륭한 사례 연구입니다.

NSF의 NOIRLab이 운영하는 International Gemini Observatory의 절반인 Gemini South 망원경으로 포착한 이 이미지는 Toby Jug Nebula의 웅장하고 거의 대칭적인 이중 고리 구조와 빛나는 별의 심장을 보여줍니다. 이러한 기능은 노화된 별에서 행성상 성운으로 전환하는 적색 거성에만 해당됩니다. [1] 따라서 수명이 다해가는 저질량에서 중간질량 별의 진화와 그들이 형성하는 우주 구조에 대한 가치 있는 통찰력을 천문학자들에게 제공합니다.

Toby Jug 성운의 중심에는 그 조상인 적색 거성 HR3126이 있습니다. 적색 거성은 별이 핵의 수소 공급을 통해 연소할 때 형성됩니다. 외적인 융합력이 없으면 별은 수축하기 시작합니다. 이로 인해 중심 온도가 상승하고 별이 원래 크기의 400배까지 부풀어 오릅니다. HR3126은 우리 태양보다 훨씬 어리지만(태양의 46억년에 비해 불과 5천만년) 질량은 5배입니다. 이로 인해 별은 수소 공급을 통해 타서 태양보다 훨씬 빠르게 적색 거성이 되었습니다.

HR 3126이 부풀어 오르면서 대기가 확장되고 외층이 벗겨지기 시작했습니다. 방출된 항성 물질은 주변 지역으로 흘러나와 중앙 별에서 나오는 빛을 반사하는 거대한 가스와 먼지 구조를 형성했습니다. 적외선으로 Toby Jug 성운에 대한 자세한 연구를 통해 이산화규소(실리카)가 HR3126의 빛을 반사하는 가장 유력한 화합물이라는 것이 밝혀졌습니다.

천문학자들은 토비 저그 성운에서 볼 수 있는 것과 유사한 쌍극 구조가 중앙 적색 거성과 동반성 쌍성 사이의 상호작용의 결과라는 이론을 세웁니다. 그러나 이전 관찰에서는 HR3126과 같은 동반자를 찾지 못했습니다. 대신에 천문학자들은 중심 별 주위에 극도로 조밀한 물질 원반을 관찰했습니다. 이 발견은 이전 쌍성 동반자가 원반으로 파쇄되어 주변 성운의 형성을 촉발했을 수 있음을 시사합니다.

지금부터 약 50억 년 후에 태양이 수소 공급을 통해 불타면 역시 적색 거성이 되고 결국 행성상 성운으로 진화할 것입니다. 아주 먼 미래에 우리 태양계에 남게 될 모든 것은 천천히 식어가는 태양을 중심으로 하는 토비 저그 성운처럼 활기찬 성운이 될 것입니다.

이미지는 NOIRLab 레거시 이미징 프로그램의 일환으로 NOIRLab의 커뮤니케이션, 교육 및 참여 팀에서 처리했습니다. 관측은 이중 GMOS(Gemini Multi-Object Spectrographs) 중 하나를 사용하여 칠레의 Cerro Pachón에 있는 Gemini South에서 이루어졌습니다. 분광기는 연구를 위해 빛을 다양한 파장으로 분할하도록 설계되었지만 GMOS 분광기는 강력한 이미징 기능도 가지고 있습니다.

추가 정보

[1] “행성상 성운”이라는 용어는 잘못된 명칭입니다. 그들은 행성과 관련이 없습니다. 이 용어는 1780년대 천문학자 William Herschel이 처음 사용했을 가능성이 높으며, 그는 초기 망원경을 통해 관찰했을 때 겉보기에 둥글고 행성과 같은 모양에 주목했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/07/230713142116.htm