성운

• 星雲

우주 공간의 항성들 사이에는 아무것도 없는 것이 아니라 천체의 작은 파편이나 먼지, 가스 같은 물질들이 옅게 퍼져있다. 이러한 것을 성간물질이라고 하는데 이 성간물질이 많이 모여서 구름과 같이 보이는 것을 성운이라고 한다. 물론 이 성간물질이 모여있다고는 하지만 우주 자체가 진공에 가까운 공간인지라 우주 공간 전체를 볼 때 1㎤당 원자 한개 겆도가 평균이며, 성간물질이 많이 모인 성운이라고 하여도 엄청나게 많은 물질이 몰린 것이 아니라 1㎤당 100개 정도의 원자가 들어간 정도에 불과하다

성운과 은하의 경우 저성능의 관측 기구로 봤을 때는 서로 비슷하게 관측되기 때문에 한 때 이러한 성운과 은하를 구분하지 못하고 같은 것으로 여기기도 하였는데 이후 천체 관측 기술이 발달하면서 성운과 은하를 구분할 수 있게 되었다. 한 때 이렇게 혼용되는 개념으로 사용되었던 대표적인 경우가 바로 안드로메다 은하로 과거의 서적 중에는 안드로메다 성운이라고 표현된 경우가 있었다.

성간물질의 성분

성간 물질의 주성분의 대부분은 수소이다. 이외에 헬륨을 비롯하여 탄소, 질소, 산소, 나트륨, 칼슘 등이 있으며, 이런 가스 물질 이외에 철이나 니켈과 같은 금속 알갱이 상태의 것들도 있다. 이러한 성간물질은 은하계 전체 질량의 약 3%정도를 차지하는 것으로 알려져 있다.

종류

발광 원인에 따른 분류

성운이 빛을 내게 되는 원인에 따라 구분하는 것으로 밝은 성운, 반사 성운, 암흑 성운 등이 있다.

밝은 성운(발광 성운)

발광 성운이라고도 한다. 성운의 내부나 가까운 곳에 온도가 높은 항성이 있으면 성간물질의 가스가 복사에너지를 받아 들뜬 상태가 되면서 밝게 빛을 발하는 현상이 발생한다. 이러한 성운을 밝은 성운이라고 한다. 통상 밝은 성운의 원인이 되는 항성은 젊은 편에 속하는 항성인데 보통 10만~1억살 정도의 별에 해당한다.

나중에 항성의 온도가 떨어지면 복사에너지가 약해지면서 가스가 들뜨지 않게 되면 이런 밝은 성운은 반사 성운이 되거나 암흑성운이 되게 된다.

밝은 성운의 예로는 오리온 대성운이나 궁수자리의 간석 성운이 대표적 경우이다.

반사 성운

항성을 둘러싸고 있는 가스들이 별빛을 받아서 반사하는 성운을 의미한다. 이 밝은 성운의 경우 실제 항성의 빛 보다 푸른색 쪽의 파장이 좀 더 강하게 나타나는 특성이 있다. 반사 성운의 빛이 붉은빛이라면 주변 항성의 빛은 그보다 훨씬 더 붉을 것이라 볼 수 있다는 것. 이러한 관계를 통하여 성운에 가려서 주변 항성이 잘 보이지 않는다고 하더라도 주변 항성의 정확한 빛을 어느 정도 추정해 볼 수 있다.

이러한 반사 성운의 대표적인 사례로 황소자리의 플레이아데스 성단 주변의 성운을 들 수 있다.

암흑 성운

항성의 빛을 통과시키지 않으므로 검게 보이는 가스 성운을 암흑 성운이라고 한다. 암흑 성운은 검은 덩어리나 띠의 형태로 주로 관측되는데 오리온자리의 말머리 성운은 말머리 형상을 한 덩어리 형상이며, 센타우루스자리의 성운은 띠와 같은 형태의 대표적 사례이다.

암흑 성운에는 비교적 많은 양의 고체 알갱이들이 밀집되어 있다. 물론 실제 그 절대 밀도치는 낮지만 주변에 비해서는 꽤 높은 편. 거기에 이 암흑 성운의 부피는 상당히 큰 편에 속해서 좀처럼 빛을 통과시키지 않게 된다.

이러한 암흑 성운은 항성이 탄생하기 쉬운 조건들을 가지고 있는 것으로 여겨지는데, 실제 암흑 성운의 주변에서 발생하는 일련의 현상들은 새로운 항성의 탄생 과정으로 추정되기도 한다. 실제로 항성의 탄생 과정에 대한 여러 이론 중 다수설은 성간 물질이 모여 작은 덩어리들이 만들어지며, 이 덩어리들이 중심이 되어 다른 성간 물질들이 응축하면서 항성의 생애가 시작된다고 보는 것이기에 어찌보면 이 암흑 성운은 어쩌면 별의 탄생 씨앗이라고도 할 수 있을지도 모른다.

형상에 따른 분류

성운들은 매우 다양한 형상을 띠고 있다. 이러한 성운들을 형상에 따라 분류하면 행성상 성운, 초신성자리의 성운, 산광 성운 등으로 구분된다.

행성상 성운

천체 망원경으로 하늘을 관측해 볼 경우 행성과 같이 원형으로 된 성운을 의미한다. 보통 0.1~1광년 정도의 지름을 가지는 작은 성운들로 성운의 중심부에는 높은 온도를 지닌 항성이 자리하고 있는 경우가 많다. 또한 이 행성상 성운은 초당 10~50km정도의 속력으로 팽창하는 특성을 보인다.

행성상 성운의 예로는 독수리자리나 거문고자리의 성운을 들 수 있다.

초신성자리의 성운

초신성이 폭발하면 엄청난 양의 성간물질들이 우주 공간으로 흩뿌려진다. 그리고 이 물질들이 성운을 형성하게 되는데 이를 초신성자리의 성운이라고 한다. 초신성 폭발의 흔적이라고도 할 수 있는 성운으로 폭발의 여파로 초신성이 있던 자리를 중심으로 바깥쪽 방향으로 매우 빠른 속력으로 퍼져나가는 특성을 가진다.

게성운과 백조자리의 망상 성운이 대표적인 초신성 폭발의 흔적이다.

산광 성운

행성상 성운이나 초신성자리의 성운은 중심부에서 바깥쪽으로 밀려가는 특성이 있어서 성운의 형상이 어느 정도 비슷한 모습을 지닌다. 그러나 이런 특정한 형상을 가지지 않는 성운들의 경우는 산광 성운이라고 한다.