How big is 나선 성운?

나선 성운은 행성상 성운, 곧 죽어 가는 별 주위에서 빛나는 가스이며, 지구에서 약 650광년 떨어진 물병자리에 있다. 광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리이며, 약 9조 4600억 킬로미터이다. 성운의 희미한 가장 바깥쪽 고리는 지름이 약 5.3광년, 곧 약 50조 킬로미터이다. 대부분의 사진에서 보이는 밝은 고리는 지름이 그 절반에 못 미친다.

크기

성운에는 뚜렷한 가장자리가 없어서, 크기는 어느 부분을 재느냐에 따라 달라진다. 2004년의 한 연구는 허블 우주 망원경의 영상과 지상 망원경으로 찍은 넓은 시야의 영상을 결합했다. 그 결과 밝은 주 고리가 실제로는 두 부분, 곧 안쪽 원반과 그 둘레에서 원반과 거의 직각으로 기울어진 바깥쪽 고리임이 드러났다. 이 둘을 훨씬 더 희미한 가장 바깥쪽 고리가 둘러싸고 있는데, 이 고리는 별 사이의 희박한 가스와 만나는 쪽이 납작하게 눌려 있다.

이 부분들은 하늘에서 얼마나 넓게 보이는지를 기준으로 측정하므로, 실제 크기는 거리에 따라 정해진다. 가이아 우주선은 성운 중심별의 위치를 충분히 정밀하게 측정해, 이 별이 약 199파섹 떨어져 있다는 결과를 내놓았다. 1파섹은 약 3.26광년이다. 이 별까지의 거리는 약 650광년이다. 이 거리에서 안쪽 원반은 지름이 약 1.6광년, 바깥쪽 고리는 약 2.3광년, 가장 바깥쪽 고리는 약 5.3광년이다.

2004년의 연구는 이전의 거리값인 213파섹을 썼고, 이에 따르면 가장 바깥쪽 고리의 지름은 약 5.7광년이었다. 광역 적외선 탐사 위성 WISE의 적외선 영상에는 성운 전체를 둘러싼 한층 더 희미한 헤일로가 보이며, 가이아가 측정한 거리에서 그 지름은 약 7.5광년이다.

크기 비교

가장 바깥쪽 고리는 이 사이트에서 한 단계 더 작은 대상인 태양에서 프록시마 센타우리까지의 거리, 곧 약 4.2광년의 약 1과 4분의 1배이다.
이는 평균 지구에서 태양까지의 거리의 약 34만 배이다.
태양을 농구공 크기로 줄인다면, 나선 성운은 지름이 약 8,700킬로미터로, 지구 지름의 약 3분의 2일 것이다.
지구에서 보면 밝은 고리는 가깝고 크기도 커서, 보름일 때의 달 지름의 거의 절반으로 보인다.

성운이 만들어진 과정

행성상 성운은 중간 질량의 별이 수명이 끝나 갈 무렵 바깥층의 가스를 우주로 내보낼 때 만들어진다. 이 가스는 중심에서 죽어 가는 별의 에너지를 받아 빛난다. 이름과 달리 행성상 성운은 행성과 아무 관계가 없다. 많은 행성상 성운이 작은 망원경으로 보면 행성처럼 둥근 원반으로 보이는데, 여기서 이런 이름이 붙었다.

2004년의 연구는 나선 성운의 각 부분이 얼마나 빠르게 팽창하는지를 측정하고 거꾸로 계산해 언제 만들어졌는지를 구했다. 이 연구는 안쪽 원반이 약 6,600년 전에, 바깥쪽 고리가 약 12,000년 전에 생겼다고 추정했다. 독일의 천문학자 카를 루트비히 하르딩이 1823년에 이 성운을 발견했다.

혜성 모양 매듭

성운 곳곳에는 혜성 모양의 가스 매듭이 약 3,500개 흩어져 있으며, 밝은 고리의 안쪽 가장자리를 따라 가장 빽빽하다. 천문학자들은 이를 혜성상 매듭이라 부르는데, 각 매듭이 혜성처럼 빛나는 머리와 길고 희미한 꼬리를 가지고 있기 때문이다. 꼬리는 각각 길이가 약 1600억 킬로미터로, 지구에서 태양까지 거리의 약 1,000배이다.

허블 영상은 죽어 가는 별에서 뿜어져 나오는 뜨거운 가스가, 그보다 약 10,000년 앞서 별이 내보낸 더 차가운 가스와 충돌하는 곳에서 매듭이 만들어짐을 시사한다. 매듭은 별 사이의 공간으로 흩어져 사라질 것으로 예상된다.