성운(星雲, Nebula)이란 한문을 살펴보면 어떠한 구름이라는걸 알 수 있다. 

직역하면 별구름이 되는데, 정확히 말하자면 별들로 이루어진 구름이 아니라 장차 별들이 될 재료들로 구성된 집단이라고 보면 될것이다. 

용골자리 성운

그러면 지금부터 성운의 생성과 종류, 특징등에 대해 알아보도록하자.

1. 관측역사

관측기록에 남아있는 오리온성운

고대 문헌들을 보면 성운을 관측한 기록이 종종 나오는데, 가장 오래된 것은 기원후 150년 경, 고대 로마의 천문학자 프톨레미(프톨레마이오스)의 기록이 있다.

그가 쓴 저서 알마게스트에 보면 그가 관측한 성운에는 다섯개의 별들이 있었다고함.

또 그는 큰곰자리에 위치한 성운과 사자자리에 위치한 성운도 관측했다고

그밖에도 960년 페르시아인인 압둘 라흐만(Abd al-Rahman al-Sufi)에 의한 관측기록,

1050년경에 중국인의 게자리 성운 관측기록도 있다.

본격적인 연구는 천왕성의 존재를 예측한 윌리엄 허셸때부터 이루어지기 시작하는데. 관측기술의 발달로 이시기에 매우많은 성운들이 발견되었다.

그는 1802년 최종적으로 약 500여개의 성운목록을 작성하는데,

그는 이 성운들을 보면서 성운은 별들의 모임이라고 생각함.

1864년 윌리엄 허긴스(William Huggins)는 자신이 직접 개발한 항성분광사진술(恒星分光寫眞術)을 이용하여 당시 만들어진 성운목록들을 관측하게 되는데,

그의 연구결과에 따르면 성운에서 나오는 빛은 어떠한 가스에 의해 몇몇 파장들이 흡수된 상태였고, 이를 분석한 결과 성운은 별들의 모임이 아닌 일종의

가스 그 자체였다고함. 이때 흡수된 파장은 수소와 헬륨파장과 매우 유사했다. 그래서 그는 성운을 다음과 같이 정의하는데.

성운이란, 수소와 헬륨 및 다량의 가스와 먼지등으로 이루어진 대규모의 성간물질이다.

2. 성운의 생성

Flame Nebula, 불꽃성운

그런데 이상한 점이 있다. 보통 우리가 알기로는 수소와 헬륨 및 가스와 먼지같은것들은 스스로 빛을내지 않는데도

이들은 어떠한 광원에서 나오는 빛을 반사해서 우리한테 보여지거나 혹은 내부에서 나오는 빛을 흡수한 후 다시 방출해서

우리한테 보여진다. 어찌 되었든 간에 성운을 이루고 있는 가스들은

어떻게 생겼을까가 의문인데, 과학자들에 따르면 이 가스와 먼지들의 출처는 두 곳으로 나눌 수 있다고함.

하나는 우주 생성초기, 그리고 다른 하나는 초신성

혹은 행성상성운이지. 빅뱅이론에 따르면 빅뱅이후 1분도 안되어서 수많은 물질들이 마구마구 쏟아져나왔는데, 빅뱅 후 약 38만년까지 수소와 헬륨이 전 우주를 채우고 있었다고함. 우주의 생성과 동시에 생겨난 수소와 헬륨들이 지금의 성운을 만들었다는뜻.

초신성과 행성상성운의 경우, 여러 번 언급해서 잘 알겠지만 모두 별이 죽을 때 나오는 물질들이다.

 이들이 높은 온도를 가지면 자체적으로 발광을 하게된다.

3. 성운의 종류

성운은 크게 네 종류로 나눌 수 있는데, H II regions, 암흑성운(Dark Nebula), 초신성(Supernova), 그리고 행성상성운(Planetary Nebula)가 그 주인공들이야.

H II regions은 보통 교양으로 천문학을 잠깐 배웠다면 이 용어는 생소할지도 모르는데, 이를 직역하면 이온화된 수소구역으로, 주성분이 이온화된 수소로 이루어진 성운. 이 성운은 별들의 요람으로 불리우지. 별들이 끊임없이 생성되는 곳이다. 

H II regions은 다시 확산성운(Diffuse Nebula), 발광성운(Emission Nebula), 반사성운(Reflection Nebula)으로 나눌 수 있다.  

그러니깐 정확히 분류하면 성운에는 확산성운, 발광성운, 반사성운, 암흑성운, 초신성, 그리고 행성상성운의 여섯 종류로 이루어져있다는 것을 알 수 있다. 그러면 지금부터 하나하나 살펴보도록 하자.

확산성운(Diffuse Nebula)

대표적인 확산성운이자 발광성운인 NGC 6357

대부분의 성운이 이 확산성운에 포함된다고 볼 수 있는데, 확산성운이란 말그대로 뻗어나가는 성운이다. 정확한 경계면이 없지.

이 확산성운은 발광성운과 반사성운을 포함하는 개념이라고 볼 수 있다. 

발광성운(Emission Nebula)

삼각형자리에 있는 발광성운 NGC 604

위에서 잠깐 설명했지만 발광성운이란 자체적으로 전자기파를 내뿜는 성운으로, 이 성운은 주로 이온화된 수소로 이루어져있다. 

수소가 이온화되었다는건 그 근처에 무언가가 수소를 달군다는거지. 마치 불속에 철을 넣었을 때 철이 빨갛게 되면서 빛을 내뿜는것처럼.

독수리자리에 위치한 독수리성운

학자들은 이 천체를 어린 별들로 보고있다. 초기상태의 별들은 가스를 모으면서 주변에 강력한 자외선을 내뿜는 경우가 있는데, 이 자외선이 근처의 수소를 달군다는것이다.

대표적인 발광성운으로는 독수리자리에 위치한 독수리성운으로, 커다란 기둥모양으로 성운이 이루어졌다.

반사성운(Reflection Nebula)

플레이아데스 성단에 위치한 반사성운

반사성운은 말그대로 주변 광원의 빛을 반사하는 성운으로, 대표적인 반사성운에는 플레이아데스 성단에 위치한 반사성운인데,

성단을 이루는 수십여개의 별 근처에 푸른 빛으로 뿌옇게 무언가가 있음을 확인할 수 있다.

이게 바로 반사성운. 많은 사람들이 발광성운과 반사성운을 헷갈려하는데,

쉽게 구분하는 방법은 반사성운은 주변의 별의 스펙트럼형과 거의 비슷하다는것이다.

물론 반사성운도 주변의 광원 때문에  가스들이 대부분 이온화되어있는데,

이온화해서 방출하는 전자기파보다 반사된 전자기파의 세기가 더 강력하기 때문에 반사성운의 색은

주변 별의 색과 비슷함

암흑성운(Dark Nebula)

말머리 성운

암흑성운이란 말그대로 어두운 성운으로, 밀도가 매우 높아서 그 근처의 별빛이 그 성운에 모조리 흡수되어 어둡게 보이는 성운이다.

암흑성운은 말그대로 너무 어두워서 우리은하 밖의 외부은하에서 암흑성운을 관측하는건 쉽지 않아. 때문에 이들은 멀리서 오는 빛을 휘게 하는 이른바 중력렌즈 효과를 일으키는 물질중 하나로 생각하고있다.

대표적인 암흑성운으로는 말머리 성운이 있지. 말머리성운은 주변이 밝아서 

특이하게 눈에 보이는 성운이다. 말머리성운의 뒤편에는 IC434라고 하는 발광성운이 위치해있다.

말머리성운의 머리부분을 확대한 사진

초신성(Supernova)

게성운

 여러 차례 설명한 바 있는 초신성은 태양질량의 8배 이상인 별들이 죽을 때 발생하는 폭발현상으로 폭발 후 다량의 가스와 먼지 및 원소들이 주변으로 퍼져나가기 때문에 성운으로 분류될 수 있다.

가장 대표적인 초신성으로는 게자리 초신성으로, 위에서 잠깐 나왔지만 

1054년에 폭발한 초신성이다. 우리 근처에서 초신성이 폭발한 잔해 중 하나는 대마젤란은하에 위치한 SNR0509 - 67.5라고 불리우는 초신성으로,

약 400년 전에 폭발한것이라고 추정하고있다.

SNR0509 - 67.5

행성상성운(Planetary Nebula)

고양이눈 성운(Cat's Eye Nebula)

행성상성운이라는 이름은 저번에도 잠깐 설명한 바 있지만 최초 관측 당시 행성처럼 보여서 붙여졌다고 한다.

주로 태양과 비슷한 별들이 죽을 때 외부를 밖으로 날려버리면서 생기며,

경우에 따라서는 2차 3차 성운고리가 만들어져 아름다운 무늬를 이루지.

대표적인 행성상성운으로는

고양이눈 성운(Cat's Eye Nebula)라고 불리는 NGC6543이다.

http://en.wikipedia.org/wiki/Nebula#Formation

http://burro.astr.cwru.edu/stu/stars_birth.html