우주에도 ‘두개골’ 있다…제임스웹 포착 성공

[우주로 간다] JWST, 두개골 모양 성운 ‘PMR 1’ 찍어

제임스웹 우주망원경(JWST)이 두개골처럼 보이는 기이한 별의 마지막 순간을 포착했다고 과학매체 라이브사이언스가 8일(현지시간) 보도했다.

이번에 공개된 이미지는 ‘PMR 1’이라는 성운의 모습이다. 별은 진화의 마지막 단계에서 중심핵의 연료가 고갈되면서 이온화된 가스와 먼지를 방출하는데, 이 물질이 팽창하면서 투명한 두개골 모양의 구조를 형성한다.

제임스 웹이 NIRCam(왼쪽)과 MIRI(오른쪽) 장비로 관측한 PMR 1 성운의 모습 (이미지=NASA, ESA, CSA, STScI)

이 화려하면서도 기묘한 구름 구조는 투명한 두개골 안에 뇌가 들어 있는 듯한 모습 때문에 ‘노출된 두개골(Exposed Skull)’ 성운으로도 불린다. 이 천체는 2014년 스피처 우주망원경에 의해 처음 발견됐지만 지금까지는 연구가 거의 이뤄지지 않았다.

이번에 공개된 이미지는 JWST의 서로 다른 관측 장비로 촬영됐다. 왼쪽 이미지는 근적외선 카메라(NIRCam)로, 오른쪽 이미지는 중적외선 장비(MIRI)로 촬영된 것이다. 미국 항공우주국(NASA)에 따르면, JWST는 다양한 파장의 빛으로 천체를 관측할 수 있어 이전에는 볼 수 없었던 미세한 구조까지 포착할 수 있다.

근적외선 이미지에서는 성운 바깥쪽의 거품 구조가 밝은 흰색 테두리로 나타나며, 내부 구름은 주황색으로 빛난다. 특히 중심부를 수직으로 가로지르는 독특한 어두운 띠가 두드러지는데, 이는 마치 인간의 뇌처럼 두 부분으로 나뉜 것 같은 착시를 일으킨다. 또, 성운 바깥쪽에 위치한 별과 멀리 떨어진 배경 은하들도 함께 관측된다.

반면 중적외선 이미지에서는 바깥쪽 거품이 푸른색과 보라색이 섞인 형태로 보이며, 성운 내부의 빛나는 구름 구조가 더 두껍고 복잡하게 나타난다. 중심의 어두운 띠는 가스와 먼지에 일부 가려져 비교적 덜 뚜렷하게 보인다.

이러한 차이는 JWST가 서로 다른 파장의 빛을 활용해 우주를 관측할 수 있는 능력이 천문학 연구에 얼마나 중요한지를 보여주는 사례라고 해당 매체는 설명했다. 근적외선 이미지에서는 어두운 줄무늬가 더 뚜렷하게 드러나는 반면, 중적외선 이미지에서는 성운 위와 아래에서 분출되는 두 개의 가스 흐름이 더 선명하게 나타난다. 두 이미지를 함께 분석하면 이 거대한 ‘우주 두개골’ 내부에서 일어나는 현상을 더욱 정확하게 이해할 수 있다.

이미지에는 별의 진화 과정도 단계적으로 드러난다. 별의 초기 단계에서 방출된 수소 가스로 형성된 외피와 비교적 최근에 방출된 가스와 먼지의 혼합물로 이루어진 내부 구름이 구분되어 나타난다.

PMR 1 중심에 있는 별의 마지막 운명은 질량에 따라 달라질 것으로 보인다. 이 별은 결국 초신성 폭발을 일으키거나, 계속해서 외피를 잃으며 밀도가 높고 수축된 핵만 남긴 채 백색왜성으로 진화할 것으로 예상된다.