How big is 고양이 눈 성운?

고양이 눈 성운은 행성상 성운, 곧 죽어 가는 별이 내던진 빛나는 가스 구름이며, 지구에서 약 4,300광년 떨어진 용자리에 있다. 광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리이며, 약 9조 4600억 킬로미터이다. 주위의 희미한 가스 헤일로까지 포함하면 이 성운은 지름이 약 6.9광년, 곧 약 65조 킬로미터이다. 대부분의 사진에서 보이는 밝은 안쪽 성운은 지름이 1광년이 안 된다.

크기

성운에는 뚜렷한 가장자리가 없으며, 고양이 눈 성운은 여러 겹으로 이루어져 있다. 밝은 중심부는 중심별에서 약 20각초까지 뻗어 있으며, 1각초는 1도의 3,600분의 1이다. 중심부 둘레에서는 허블 영상에 적어도 11개의 희미한 고리가 보이고, 지상 망원경으로 찍은 심층 영상은 이 고리들이 약 50각초까지 뻗어 있음을 시사한다. 그 너머에는 엷게 퍼진 가스로 이루어진 훨씬 더 크고 희미한 헤일로가 있으며, 반지름은 약 165각초이다.

이는 하늘에서 본 각도이므로, 실제 크기는 거리에 따라 달라진다. 가이아 우주선은 중심별의 위치를 충분히 정밀하게 측정해, 이 별이 약 1,300파섹 떨어져 있다는 결과를 내놓았다. 1파섹은 약 3.26광년이다. 이 거리에서 헤일로는 지름이 약 6.9광년, 고리 구조는 약 2광년, 밝은 중심부는 약 0.8광년이다.

예전에는 이 성운이 더 가까이 있는 것으로 추정되었다. 1999년의 한 연구는 허블 영상에서 중심부가 얼마나 빠르게 커지고 있는지를 측정해 거리를 약 1,000파섹으로 구했으며, 오차 범위는 270파섹이다. 이 거리에서 헤일로는 지름이 약 5.2광년일 것이다.

크기 비교

헤일로는 지름이 나선 성운의 희미한 가장 바깥쪽 고리 지름의 약 1.3배이다. 나선 성운은 또 다른 행성상 성운이며, 이 사이트에서 한 단계 더 작은 대상이다.
헤일로의 지름은 약 4.2광년인 태양에서 프록시마 센타우리까지의 거리의 약 1.6배이다.
헤일로는 지름이 밝은 중심부 지름의 약 8배이다.
태양을 농구공 크기로 줄인다면, 헤일로는 지름이 약 11,000킬로미터로, 지구 지름과 거의 같을 것이다.

죽어 가는 별이 남긴 고리

행성상 성운은 태양 같은 별이 수명이 끝나 갈 무렵 바깥층의 가스를 우주로 밀어낼 때 만들어진다. 고양이 눈 성운을 둘러싼 각 고리는 구 모양 가스 거품의 가장자리가 하늘에 투영되어 보이는 것이다. 이 무늬는 별이 약 1,500년마다 한 번씩 펄스처럼 물질을 내던졌음을 시사한다. 한 번의 분출마다 태양계의 모든 행성의 질량을 합친 것과 비슷한 질량을 지닌 껍질이 만들어졌다.

약 1,000년 전에 이 무늬가 바뀌었고, 밝은 중심부가 껍질들 안쪽에서 만들어지기 시작했다. 1994년부터 2002년 사이에 찍은 허블 영상이 보여 주듯, 중심부는 그 뒤로 계속 커져 왔다. 헤일로는 그보다 더 오래되었다. 헤일로의 가스는 중심부의 가스보다 뜨거우며, 섭씨 약 14,400도인 반면 중심부는 약 7,600도이며, 헤일로가 지닌 질량도 중심부보다 많다.

발견

천왕성도 발견한 천문학자 윌리엄 허셜이 1786년 2월에 고양이 눈 성운을 찾아냈다. 이 성운은 최초로 발견된 행성상 성운 가운데 하나였다. 영국의 아마추어 천문학자 윌리엄 허긴스가 이 성운의 스펙트럼, 곧 빛을 이루는 색을 처음으로 연구했다. 그의 연구는 행성상 성운이 가스로 이루어져 있음을 보여 주었다.

허블 영상에는 가스 껍질, 빠르게 움직이는 가스의 제트, 충격파가 만든 매듭이 보인다. 2004년에 ESA와 NASA는 고양이 눈 성운을 지금까지 관측된 가장 복잡한 행성상 성운 가운데 하나로 설명했다.