How big is 게 성운?

게 성운은 별이 초신성(별의 격렬한 죽음)으로 폭발하고 남긴 가스 구름이다. 이 초신성은 1054년에 지구에서 관측되었다. 게 성운은 지구에서 약 6,500광년 떨어진 황소자리에 있다. 광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리이며, 1광년은 약 9조 4600억 킬로미터이다. 이 성운은 타원형이며 길이가 약 13광년, 너비가 약 9광년이다. 따라서 평균 너비는 약 11광년, 즉 110조 킬로미터이다.

크기

하늘에서 게 성운은 약 7×5각분을 차지한다. 1각분은 1도의 60분의 1이다. 각도는 거리를 알아야만 길이가 된다. NASA가 제시하는 거리인 6,500광년을 적용하면 이 성운은 길이가 약 13광년, 너비가 약 9광년이다. NASA 찬드라 X선 우주 망원경 팀은 이 성운의 너비를 약 10광년으로 설명한다.

가장 큰 불확실성은 거리이다. 케임브리지 대학교에서 관리하는 초신성 잔해 목록은 중성자별의 시차, 즉 지구가 태양 둘레를 도는 동안 나타나는 중성자별 위치의 작은 변화를 바탕으로 약 6,200광년을 제시한다. 이전의 추정값은 약 5,500~7,800광년에 걸쳐 있다. 이 범위에서는 성운의 길이가 약 11~16광년 사이 어디든 될 수 있다.

이 성운은 3차원에서도 깔끔한 타원형이 아니다. 2021년의 한 연구는 빛나는 가스가 지구 쪽으로, 또는 지구에서 멀어지는 쪽으로 움직이는 속도를 측정하고, 이를 이용해 성운의 3차원 모양을 복원했다. 그 결과 하트와 비슷한 모양이 나타났으며, 중심에서 약 6.5광년보다 멀리 있는 빛나는 가스는 없었다.

크기 비교

독수리 성운에 있는 높이 9.5광년의 가스 탑인 검은 기둥은 게 성운의 평균 너비보다 조금 짧다.
너비가 약 24광년인 오리온 성운은 게 성운 너비의 약 2배이다.
게 성운의 길이는 태양에서 프록시마 센타우리까지의 거리의 약 3배이다. 프록시마 센타우리는 가장 가까운 별이며, 4.2광년 떨어져 있다.
이 성운을 지구 크기로 줄인다면, 중심에 있는 중성자별은 지름이 약 3마이크로미터인 작은 점이 될 것이며, 이는 사람 머리카락의 굵기의 약 30분의 1이다. 1마이크로미터는 1미터의 100만분의 1이다.

1054년의 초신성

1054년에 중국의 천문학자들은 거의 한 달 동안 낮 하늘에서도 보인 “객성(손님별)”을 기록했다. 일본의 천문학자들도 이 별을 보았다. 게 성운은 그 폭발의 잔해가 팽창하고 있는 것이다.

1731년에 영국의 천문학자 존 베비스가 이 성운을 발견했다. 샤를 메시에는 나중에 이 성운을 핼리 혜성으로 착각했고, 이 착각이 계기가 되어 혜성과 혼동될 수 있는 천체의 목록을 만들기 시작했다. 게 성운은 이 목록의 첫 번째 항목인 메시에 1이다. 게 성운이라는 이름은 1844년에 아일랜드의 천문학자 로스 경이 그린 그림에서 유래했다.

성운의 필라멘트가 움직인 경로를 거꾸로 추적하면 1130년 무렵에 폭발이 일어났다는 결과가 나온다. 이 해는 기록된 날짜보다 약 75년 늦다. 천문학자들은 이 차이를 중성자별의 입자 바람으로 설명한다. 이 바람이 폭발 이후 가스를 가속시켜 왔다는 것이다.

중심의 펄서

성운의 중심에는 폭발한 별의 핵이 짓눌려 남은 중성자별이 있다. 이 별은 태양과 비슷한 질량을 지름 약 25킬로미터의 공 안에 압축해 담고 있다. 이 지름은 NASA의 NICER 망원경이 다른 중성자별에서 측정한 값이며, 게 성운 중성자별 자체의 지름은 측정된 적이 없다. 이 별은 1초에 약 30번 회전하며, 등대처럼 두 줄기의 복사선을 우주 공간으로 훑는다. 그래서 깜박이는 것처럼 보인다. 이런 식으로 관측되는, 회전하는 중성자별을 펄서라고 한다.

펄서는 성운이 빛나는 데 필요한 에너지를 공급한다. 펄서는 고에너지 입자를 성운으로 쏟아 내고, 빛의 속도에 가까운 속도로 움직이는 전자가 자기력선을 따라 나선을 그리며 돌면서 성운 안쪽의 푸르스름한 빛을 낸다. 허블 사진에서 푸르스름한 빛 둘레의 주황색 필라멘트는 별이 갈가리 찢기고 남은 잔해이며, 대부분 수소이다.