웹 우주 망원경은 폭발하는 별의 놀라운 고해상도 사진 속에 숨겨진 ‘녹색 괴물’을 발견합니다

근적외선에 숨겨진 신비한 특징

우주에 있는 물체는 다양한 빛의 파장에서 구성과 동작의 다양한 측면을 드러냅니다. 카시오페이아 초신성 잔해(Cas A)는 세계에서 가장 잘 연구된 천체 중 하나입니다. 은하수 파장 스펙트럼에 걸쳐. 하지만, 부서진 별의 잔해 속에는 여전히 비밀이 숨겨져 있었습니다.

최신 도구는 연구원 툴킷의 최신 도구 중 하나로 열립니다. NASA‘에스 제임스 웹 우주 망원경근적외선에 대한 Webb의 최근 연구는 연구자들을 놀라게 했습니다.

NASA의 제임스 웹 우주 망원경의 NIRCam(근적외선 카메라)이 촬영한 새로운 고해상도 이미지는 카시오페이아 A(Cas A) 초신성 잔해의 복잡한 세부 사항을 보여주며, 폭발하기 전에 별이 생성한 가스와 충돌하는 물질의 껍질이 팽창하는 모습을 보여줍니다. … . 이미지 출처: NASA, ESA, CSA, STScI, Dani Milisavljevic(퍼듀 대학교), Ilse De Luzzi(UGent), T. Timim(프린스턴 대학교)

Webb은 폭발하는 별에 대한 새로운 고화질 모습으로 NASA를 놀라게 했습니다.

크리스마스 트리의 완벽한 위치에 놓을 준비가 된 반짝이고 둥근 장식처럼 초신성 카시오페이아 A(Cas A)의 잔해가 NASA의 제임스 웹 우주 망원경이 촬영한 새로운 이미지에서 빛납니다.

의 일부로 백악관의 2023년 공휴일, 미국 영부인 질 바이든(Jill Biden) 박사가 최초로 백악관 강림절 달력을 출시했습니다. 연휴의 “마법, 경이로움, 기쁨”을 보여주기 위해 Biden 박사와 NASA는 Webb의 이 새로운 이미지를 통해 축하하고 있습니다.

모든 것이 밝지만, 이 장면은 속담의 고요한 밤이 아닙니다. Cas A의 Webb NIRCam(근적외선 카메라)은 이 파장에서 이전에 달성할 수 없었던 해상도로 이 별빛 폭발을 표시합니다. 이 고해상도 사진은 별이 폭발하기 전에 방출한 가스와 충돌하여 팽창하는 물질 껍질의 복잡한 세부 사항을 보여줍니다.

Cas A는 우주 전체에서 가장 잘 연구된 초신성 잔해 중 하나입니다. 수년에 걸쳐 NASA를 포함한 지상 및 우주 기반 관측소 찬드라 엑스레이 관측소, 허블 우주 망원경그리고 은퇴했다 스피처 우주 망원경 그들은 시체의 유해에 대한 다중 파장 이미지를 편집했습니다.

그러나 천문학자들은 이제 Cas A 연구에서 새로운 시대에 접어들었습니다. 2023년 4월 Webb의 MIRI 장비(중적외선 장비)가 발견되었습니다. 이 장이 시작되었습니다, 초신성 잔해의 내부 껍질 내에서 새롭고 예상치 못한 특징을 드러냅니다. 이러한 특징 중 상당수는 새로운 NIRCam 이미지에서 볼 수 없으며 천문학자들은 그 이유를 조사하고 있습니다.

이 이미지는 Webb의 NIRCam(근적외선 카메라)을 사용하여 본 카시오페이아 A 초신성 잔해의 몇 가지 흥미로운 특징을 강조합니다.
1. NIRCam의 놀라운 해상도는 별 자체에서 황, 산소, 아르곤 및 네온으로 구성된 작은 가스 노드를 감지할 수 있습니다. 일부 잔해 필라멘트는 너무 작아서 Webb로도 분해할 수 없습니다. 즉, 직경이 100억 마일(약 100천문 단위)과 비슷하거나 그 미만입니다. 연구자들은 이것이 별이 폭발했을 때 어떻게 유리처럼 산산조각이 났는지를 나타낸다고 말합니다.
2. Cas A의 내부 공동에 있는 녹색 빛의 고리인 Green Monster 내부의 MIRI 이미지에 보이는 원형 구멍은 NIRCam 이미지에서 흰색과 보라색 방출로 희미하게 윤곽이 그려져 있습니다. 이는 이온화된 가스를 나타냅니다. 연구자들은 이것이 가스를 통해 돌진하는 초신성 잔해가 폭발하기 전에 별이 남긴 가스를 형성하기 때문이라고 믿습니다.
3. 이것은 Cas A의 NIRCam 이미지에서 볼 수 있는 몇 안 되는 빛 반향 중 하나입니다. 빛 반향은 별의 장시간 폭발에서 나온 빛이 먼 거리의 먼지에 도달하여 가열되고 식으면서 빛을 낼 때 발생합니다.
4. NIRCam은 연구원들이 Baby Cas A라고 명명한 특히 크고 복잡한 빛의 반향을 포착했습니다. 실제로 초신성 잔해 뒤에서 약 170광년 떨어진 곳에 위치해 있습니다.
이미지 출처: NASA, ESA, CSA, STScI, Dani Milisavljevic(퍼듀 대학교), Ilse De Luzzi(UGent), T. Timim(프린스턴 대학교)

“유리 파편처럼”

적외선은 우리 눈에 보이지 않으므로 이미지 프로세서와 과학자들은 이러한 빛의 파장을 눈에 보이는 색상으로 변환합니다. Cas A의 최신 이미지에서 색상은 서로 다른 NIRCam 필터에 할당되며 이러한 각 색상은 개체 내에서 발생하는 서로 다른 활동을 나타냅니다.

첫눈에, NIRCam 이미지는 MIRI 이미지보다 덜 화려하게 나타날 수 있습니다. 그러나 이는 단순히 물체의 물질이 빛을 방출하는 파장 때문입니다.

이 비디오는 카시오페이아 A(Cas A) 초신성 잔해에 대한 Webb의 NIRCam(근적외선 카메라) 이미지를 둘러봅니다. NIRCam의 고해상도는 별의 폭발로 인해 남아 있는 작은 가스 노드와 시야 전체에 산란된 빛의 반향을 감지합니다.

Webb의 새로운 이미지에서 가장 눈에 띄는 색상은 초신성 잔해의 내부 지각을 구성하는 밝은 주황색과 밝은 분홍색 덩어리입니다. Webb의 날카로운 시력은 별 자체에서 황, 산소, 아르곤 및 네온으로 구성된 가장 작은 가스 매듭을 감지할 수 있습니다. 이 가스에는 먼지와 입자가 혼합되어 있으며, 이는 결국 새로운 별과 행성계의 구성 요소가 됩니다. 잔해 필라멘트 중 일부는 너무 작아서 Loeb조차도 해결할 수 없습니다. 즉, 폭이 100억 마일(약 100천문 단위)과 비슷하거나 그 미만입니다. 이에 비해 Cas A 전체의 크기는 10광년, 즉 60조 마일에 이릅니다.

연구팀을 이끌고 있는 퍼듀 대학의 Dani Milisavljevic은 “NIRCam의 해상도 덕분에 우리는 이제 죽어가는 별이 폭발하면서 어떻게 완전히 산산조각이 나고 작은 유리 파편과 유사한 필라멘트를 남기는지를 볼 수 있습니다”라고 말했습니다. “Cas A를 수년간 연구한 끝에 이제 이러한 세부 사항을 해결할 수 있다는 것은 정말 놀라운 일이며, 이를 통해 이 별이 어떻게 폭발했는지에 대한 혁신적인 통찰력을 제공합니다.”

이 이미지는 NASA 제임스 웹 우주 망원경의 NIRCam(근적외선 카메라)과 MIRI(중적외선 장비) 카메라로 포착한 카시오페이아 A(Cas A) 초신성 잔해를 나란히 비교한 것입니다.
언뜻 보기에 Webb의 NIRCam 이미지는 전체 MIRI 이미지보다 덜 화려해 보이지만 이는 물체의 물질이 빛을 방출하는 파장 때문일 뿐입니다. NIRCam 이미지는 해상도가 높아져 MIRI 이미지보다 약간 더 선명하게 나타납니다.
MIRI 이미지에서 짙은 주황색과 빨간색으로 나타난 메인 내부 껍질의 가장자리는 NIRCam 이미지에서는 모닥불에서 나오는 연기처럼 보입니다. 이는 초신성의 폭발파가 별 주변 물질과 충돌하는 지점을 가리킨다. 별을 둘러싸고 있는 물질의 먼지는 너무 차가워서 근적외선 파장에서 직접 감지할 수 없지만 중적외선에서는 빛을 발합니다.
또한 근적외선 이미지에서 누락된 것은 Cas A의 중앙 공동에서 중적외선으로 빛나던 녹색광 고리였는데, 연구팀은 이것을 녹색 괴물이라고 불렀습니다. 그러나 Green Monster 내부의 MIRI 이미지에 보이는 원형 구멍은 NIRCam 이미지에서 흰색과 보라색 방출로 희미하게 윤곽이 나타납니다.
이미지 출처: NASA, ESA, CSA, STScI, Dani Milisavljevic(퍼듀 대학교), Ilse De Luzzi(UGent), T. Timim(프린스턴 대학교)

숨겨진 녹색 괴물

Webb의 새로운 Cas A 근적외선 사진과 중적외선 사진을 비교해 보면 내부 구멍과 외부 껍질이 이상하게도 무색입니다.

MIRI 이미지에서 진한 주황색과 빨간색으로 나타난 메인 내부 쉘의 가장자리는 이제 모닥불에서 나오는 연기처럼 보입니다. 이는 초신성의 폭발파가 별 주변 물질과 충돌하는 지점을 가리킨다. 별을 둘러싸고 있는 물질의 먼지는 너무 차가워서 근적외선 파장에서 직접 감지할 수 없지만 중적외선에서는 빛을 발합니다.

연구원들은 흰색이 근적외선을 포함한 전자기 스펙트럼에 걸쳐 방출되는 싱크로트론 복사에서 나오는 빛이라고 말합니다. 이는 매우 빠른 속도로 이동하고 자기장 선을 감싸는 하전 입자에 의해 생성됩니다. 싱크로트론 방사선은 내부 공동의 아래쪽 절반에 있는 거품 모양 껍질에서도 볼 수 있습니다.

이 클로즈업 비디오는 하늘에 있는 카시오페이아 A(Cas A) 초신성 잔해의 상대적 위치를 보여줍니다. 이는 고(故) 후지이 아키라가 촬영한 지상 사진으로 시작된다. 하늘의 작은 부분을 확대하면 Digital Sky Survey의 이미지로 페이드 아웃됩니다. NASA의 James Webb 우주 망원경의 NIRCam(근적외선 카메라)에서 얻은 Cas A 이미지의 크로스페이드와 NASA 카메라의 추가 스트로크로 끝납니다. 허블 우주 망원경 그림.

또한 근적외선 이미지에서 누락된 것은 Cas A의 중앙 공동에서 중적외선으로 빛나던 녹색광 고리였는데, 연구팀은 이것을 녹색 괴물이라고 불렀습니다. 이 기능은 연구자들이 처음 봤을 때 “이해하기 어렵다”고 설명했습니다.

녹색 괴물의 녹색은 NIRCam에서 볼 수 없지만 해당 지역에 남아 있는 근적외선은 이 신비한 특징에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. MIRI 이미지에 보이는 원형 구멍은 NIRCam 이미지에서 흰색과 보라색 방출로 희미하게 윤곽이 잡혀 있습니다. 이는 이온화된 가스를 나타냅니다. 연구자들은 이것이 가스를 통해 돌진하는 초신성 잔해가 폭발하기 전에 별이 남긴 가스를 형성하기 때문이라고 믿습니다.

Webb의 NIRCam(근적외선 카메라)으로 촬영한 카시오페이아 초신성 잔해의 이 이미지에는 참조용 나침반 화살표, 눈금 막대 및 색상 키가 표시되어 있습니다.
북쪽과 동쪽 나침반 화살표는 하늘에서 이미지의 방향을 나타냅니다.
눈금 막대는 빛이 지구 1년 동안 이동하는 거리인 광년 단위로 표시됩니다. (빛이 눈금자 길이 만큼의 거리를 이동하는 데 3년이 걸립니다.) 1광년은 약 5조 8800억 마일, 즉 9조 4600억 킬로미터에 해당합니다.
이 이미지는 가시광선의 색상으로 변환된 근적외선의 보이지 않는 파장을 보여줍니다. 색상 키는 빛을 수집할 때 어떤 NIRCam 필터가 사용되었는지 보여줍니다. 각 필터 이름의 색상은 해당 필터를 통과하는 적외선을 나타내는 데 사용되는 가시광선의 색상입니다.
이미지 출처: NASA, ESA, CSA, STScI, Dani Milisavljevic(퍼듀 대학교), Ilse De Luzzi(UGent), T. Timim(프린스턴 대학교)

베이비 카스 A

연구원들은 또한 NIRCam 시야의 오른쪽 하단에 있는 놀라운 특징에 놀랐습니다. 그들은 그 크고 줄무늬가 있는 덩어리를 Baby Cas A라고 부릅니다. 왜냐하면 그것은 주요 초신성의 후손처럼 보이기 때문입니다.

이것은 빛의 메아리로, 오래 전에 별의 폭발로 인한 빛이 도달하여 먼 먼지를 가열하고 식으면서 빛을 발합니다. 먼지 패턴의 복잡성과 Baby Cas A와 Cas A 자체의 명백한 근접성은 특히 연구자들의 관심을 끌고 있습니다. 사실, Baby Cas A는 초신성 잔해로부터 약 170광년 떨어진 곳에 위치해 있습니다.

또한 새로운 Webb 이미지 전체에 흩어져 있는 작은 빛 에코도 많이 있습니다.

Cas A 초신성 잔해는 카시오페이아자리 방향으로 11,000광년 떨어진 곳에 위치해 있습니다. 우리 관점에서는 약 340년 전에 폭발한 것으로 추정된다.

제임스 웹 우주 망원경은 세계 최고의 우주 과학 관측소입니다. Webb은 태양계의 미스터리를 풀고, 다른 별 주변의 머나먼 세계 너머를 바라보며, 우주의 신비한 구조와 기원, 그리고 그 안에 있는 우리의 위치를 ​​탐구합니다. WEB은 NASA가 파트너인 유럽 우주국(ESA)과 함께 주도하는 국제 프로그램입니다.유럽 ​​우주국) 및 캐나다 우주국.