[놀라운 우주] 죽음 앞둔 별이 그려내는 ‘고양이 눈’

곽노필의 미래창
4400광년 거리의 ‘행성상 성운’
허블·유클리드망원경 협력 관측
역대 가장 선명한 자태 드러내

허블우주망원경으로 촬영한 고양이눈 성운의 중심부. 중심부의 별이 1500년 주기로 내뿜은 가스들이 동심원 모양의 층상 구조를 이루고 있다. 미국항공우주국 제공

수천년 전 별에서 날아온 빛이 인류의 첨단 우주망원경을 만나 그 어느 때보다 선명한 자태를 드러냈다. 지구에서 4400광년 거리에 있는 ‘고양이눈 성운’(NGC 6543)의 모습이다. 성운 중심부의 타원형 구조와 그 주위를 둘러싼 가스 껍질이, 세로로 길게 찢어진 고양이의 눈동자 모양을 닮았다고 해서 붙여진 이름이다.

미국항공우주국(NASA)의 허블우주망원경과 유럽우주국(ESA)의 유클리드 우주망원경이 협력 관측해 완성한 ‘고양이눈 성운’의 사진은 별의 죽음이 단순한 소멸이 아닌, 새로운 창조의 과정임을 다시금 일깨워준다.

고양이눈 성운은 천문학계에서 가장 복잡한 구조의 ‘행성상 성운’으로 통한다. 행성상 성운은 별들이 생의 마지막 단계에서 내뿜은 가스 덩어리가 둥근 공 모양을 이룬 것이다. 행성상 성운의 실체를 처음으로 알게 해준 것이 바로 고양이눈 성운이다. 1864년 영국의 천문학자 윌리엄 허긴스가 빛을 파장별로 나눠 볼 수 있는 분광기를 이용해, 성운이 별무리가 아닌 별이 내뿜은 가스 구름이라는 걸 처음으로 확인했다.

유클리드우주망원경으로 본 고양이눈 성운과 이를 둘러싼 다채로운 색깔의 후광(헤일로), 그리고 그 주변의 은하. 미국항공우주국 제공

이번 관측의 핵심은 서로 다른 특성을 가진 두 우주망원경의 협업에 있다.

우선 30년 넘게 우주를 지켜온 허블망원경은 성운의 심장부에 초점을 맞췄다. 허블이 포착한 중심부는 고양이 눈동자를 닮은 동심원 구조와 고속 가스 제트, 그리고 충격파로 인해 뭉쳐진 가스 덩어리들이 마치 양파를 가로로 자른 듯한 층상 구조를 이루고 있다. 과학자들은 이런 구조는 중심부의 별이 약 1500년 주기로 물질을 뿜어냈음을 보여주는 화석과 같은 기록이라고 말한다.

반면 암흑에너지 탐사 임무를 띠고 있는 유클리드우주망원경은 넓은 시야로 성운을 관측했다. 중심부를 넓게 에워싸고 있는 희미한 가스 후광(헤일로)을 포착했다. 이 후광은 중심부의 성운이 형성되기 전, 그러니까 별이 마지막 단계에 진입하기 훨씬 전에 우주 공간으로 내뿜었던 것들이다. 유클리드망원경은 또 성운 뒤쪽으로 수천개의 은하를 함께 담아내 광활한 우주의 모습을 더욱 실감나게 해준다.

유클리드망원경과 허블우주망원경 사진을 합쳐 완성한 ‘고양이눈 성운’ 사진. 미국항공우주국 제공

천문학자들은 고양이눈 성운의 이런 복잡한 구조는 중심에 있는 별이 하나가 아닌 쌍성계(두 개의 별이 서로 도는 시스템)일 가능성을 시사한다고 본다. 두 별의 상호작용이 방출되는 가스의 흐름을 뒤흔들어, 지금의 기묘하고 아름다운 대칭 구조를 만들었다는 분석이다.

엄청난 양의 물질을 우주에 흩뿌리는 별의 마지막 단계는 다음 세대 별들이 태어날 자양분을 제공하는 과정이기도 하다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr