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M57
글쓴이 : 날짜 : 2007-11-09 (금) 14:14 조회 : 3064

행성상성운 M57 (NGC 6720), Type 4+3, 거문고자리

반지성운


적경

 18h 53.6m

적위

+33° 02′

거리

 2,300 광년

밝기

 8.8 등급

크기

 1.4x1.0 분

 

Antoine Darquier de Pellepoix에 의해 1779년 발견되었다.

반지성운으로 유명한 M57은 종종 행성상 성운의 표본으로 여겨지며 북반구의 여름 하늘의 자랑이기도 하다. 최근의 연구에 의하면 밝은 빛을 발산하는 물질이 중심의 별을 둘러싸고 있지만 구형이나 타원형의 조각이 아닌 것은 거의 확실하며 그래서 John Herschel도 일찍이 예측하고 있었다. 적도면에서 볼 때 이 성운은 우리가 알고 있는 모습보다도 더 아령성운인 M27이나 작은 아령성운인 M76과 거의 비슷해 보인다. 우리는 성운의 끝쪽을 보고 있는 것이다.

이 성운은 Kenneth Glyn Jones의 책에 나와 있는 것과는 전혀 딴판이다. Kitt Peak 국립 관측소의  George Jacoby가 찍은 사진을 조사해보면 전체 모양은 반지모양이라기보다는 오히려 축 방향을 따라 좀더 원통형일 것이라는 것이다. 다시 말해 우리는 핵이 불타는 마지막 시기의 별에 의해 분출하는 가스 터널을 쳐다보고 있다는 것이다. 결론적으로 이 성운은 적도식의 반지 혹은 원통형은 극 방향에서는 잎 모양의 확장성을 가지며 M76 사진에서 발견되는 모양과 흡사하다는 증거가 되지만 오히려 NGC 6302와 같은 다른 행성상 성운과 더 닮아 있다.

이 성운은 3.5분(1987년 Moreno & Lopez를 인용하면 Hynes는 217초) 이상으로 확장되고 있는 별들의 초기 항성풍의 잔재물의 헤일로를 보여주고 있다. 헤일로는 1935년 J.C. Duncan에 의해 발견되었다.

사진에서는 반지 물질이 100,000~120,000K의 뜨거운 중심부 별까지 거리를 확장하면서 축퇴된 이온화 물질을 내놓고 있는 것을 볼 수 있다. 제일 안쪽 영역은 주로 자외선 방출을 하기 때문에 어두운 반면에 안쪽 반지 부분은 이온화된 산소와 질소의 빛을 차단한 녹색이 지배적이며, 바깥 영역은 수소의 붉은 색만이 여기되고 있다.

중심 별은 1800년 독일 천문학자 Friedrich von Hahn(1742-1805)가 20피트 FL 반사망원경으로 발견하였다. 이 천체는 약 15등급으로 행성 크기의 백색왜성이다. 이 별은 태양과 같은 별의 잔재물인데 아마도 태양보다는 질량이 좀더 클 것이며, 미라(Mira)와 같은 별의 진화 단계의 끝에서 바깥층까지 날려온 것으로 보인다. 지금은 100,000K 이상으로 뜨거운데 곧 식기 시작할 것이며 수십억 년 동안 잠시 백색왜성으로 빛난 후 마지막엔 차가운 흑색왜성으로 생을 마감할 것이다.

대부의 행성상 성운이 그러하듯이 반지성운 M57가지의 거리는 불분명하다. 그러나 이 성운의 경우 시선확장 속도에 있어서 세기당 1초의 각비율로 확장되고 있는 것과 관련한 시도가 있었다. 그러나 이 결과들은 성운이 구형이라는 기하하적인 잘못된 가정 하에 이루어진 것이었다. 그래서 현재까지도 다양한 이론적인 가정과 모델을 기초로 한 대략적인 평가만이 이루어졌다. 다음 값들이 그러하다. (K.M. Cudworth와 Mallas/Kreimer) 4,100광년, (Kenneth Glyn Jones) 1,410광년, (Venrenberg) 2,000~2,500광년, (Sky Catalogue 2000.0) 2,000광년, (Sun Kwok) 1,000~2,000광년. (허블 우주망원경의 시차와 같은 방법으로) 여전히 거리에 대한 확실한 값을 정의할 필요가 있다. 그러나 M57의 중심별에 대한 삼각법 시차를 결정하기 위하여 최근 진보된 CCD 기술이 미국 해군 관측소(USNO. US Naval Observatory)에 의해 사용되었으며 (1997년 Harris et.al.에 의하면) 2,300광년으로 산출되었다. 앞에서 얘기한 세기당 1초의 확장 비율로 볼 경우 이 성운의 나이는 확장이 일정하게 이루어진다는 가정하에 대략적으로 산출될 수밖에 없다. 60x80초로 확장된다고 할 경우 6,000~8,000년의 확장시간이 나온다.

대부분의 행성상 성운에서처럼 반지 성운 역시 8.8등급에서 사진상으로 9.7등급까지 밝은 별들을 많이 가지고 있다. 그 결과 대부분의 빛은 몇 개의 특이한 분광선에서 방출되고 있다. 거리를 2,300광년이라고 가정하면 절대등급 -0.3등급(사진 상으로 +0.5등급)에 고유등급은 태양보다 약 50~100배 밝다. 지구형 행성 크기에서 중심별의 14.7등급이라는 것은 절대등급 약 5등급 또는 6등급의 태양보다도 더 희미하다. 겉보기 크기 1.4분은 직경 0.9광년(5.5조 마일 혹은 8.8조 km 혹은 60,000AU)이고 헤일로는 2.4광년까지 뻗어 있다.

성운 물질의 질량은 약 0.2 태양 질량에, 밀도는 1㎤당 철의 약 10,000배 정도로 판단된다. 화학적 조성물은 다음과 같다. 플로오르 원자 한 개에 수소 원자 4억 2,500만개, 헬륨 원자 337,500개, 산소 원자 2,500개, 질소 원자 1,250개, 네온 원자 375개, 황 원자 225개, 아르곤 원자 30개 그리고 크롬 원자 9개로 되어 있다. 성운은 20~30km/s의 속도로 확장되고 있으며 21km/s의 속도록 우리에게 접근하고 있다.

Finnish가 찍은 M57 사진은 반지 앞뒤로 겹쳐 놓은 이중 인화된 별을 보여주고 있다.

아마추어들은 반지 중심부의 희미한 별에 항상 도전하고 있다. Tom Polakis의 M57 주변 별의 측광자료나 Brian skiff가 쓴 Photometry of M57 Field Stars 책을 참고로 한다.

M57은 M27 발견 15년 뒤 발견된(1779년 1월) 두 번째 행성상 성운이다. Charles Messier가 발견하기 며칠 전에 Antoine Darquier de Pellepoix가 발견하였으며 그는 ‘희미하지만 윤곽이 뚜렷한 천체로서 목성만큼 크지만 희미한 행성처럼 보인다’라고 기록하였다. 행성과의 비교한 이 점은 William Herschel에게 영향을 주었으며 이로 인해 그는 이러한 유형과 비슷한 행성인 천왕성을 새로이 발견하기도 하였으며, 행성상 성운이라는 이름을 소개하였다. Herschel은 M57을 ‘구멍난 성운 혹은 반지별’이라고 묘사하고 있으며, 이것이 반지 모양이라고 언급한 최초의 설명이었다. 이상하게도 행성상 성운이라는 이름의 이 사용자는 이 천체의 등급에 대한 이러한 표현을 받아들이지 않았으며 특이한 천체로서 ‘하늘의 골동품’이라는 표현을 썼다. 또한 Herschel은 이중 인화된 별 몇 개를 확인하였으며 ‘어느 것도 이 성운에 속하지 않는 것처럼 보인다’고 하였다.

M57은 거눔고자리 β별과 γ별 사이 β별에서 γ별 거리의 약 1/3 지점에 위치하고 있어 찾기 쉽다. 아주 작은 겉보기 직경 때문에 쌍안경으로는 거의 별로 보이며 확인하기도 어렵다. 배율 약 100배의 보다 적은 망원경으로는 반지 중간의 어두운 부분을 볼 수 있으며, 12등급 별은 행성상 성운의 동쪽, 중심에서 약 1분 지점에 있다. 색깔을 알아볼 수 있다면 반지성운은 약간 녹색을 띄지만 성운 대부분의 빛이 약간 녹색 분광선을 방출하고 있기 때문에 기대하지 않는 게 좋다. 작은 망원경일 경우 위치각 약 60도에서 장축인 약간 타원형임을 알 수 있다. 좀더 큰 구경과 양호한 관측조건 하에서 좀더 상세한 부분을 볼 수 있으나 큰 망원경일지라도 아주 양호한 조건 하에서 혹은 필터의 도움으로 중심부의 별을 볼 수 있다. 큰 망원경일 경우 거문고자리 β별(Sheliak) 같은 몇 개의 아주 희미한 앞뒤의 별들은 분광형 B7과 A8에 3.4~4.4등급으로 변하는 12.91일 주기의 식 이중성이다. 거문고자리 γ별(Sulaphat. 아라비아어로 거북이)은 분광형 B9 III에 3.23등급의 거성으로 위치각 300도에 13.8초 거리에 12등급의 동반성을 갖고 있다. 큰 망원경으로 0.4분 크기에 14.4등급의 희미한 은하 IC 1296이 M57의 북서쪽 4분 위치에 있는 것을 발견할 수 있다.


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최고관리자 2012-12-20 (목) 02:16
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