성운, 행성상 성운, 초신성 잔해 차이점 알아보기(Neubula / Planetary Nebula / Supernova Remnant)

별의 생성과 죽음에 이르는 행성의 주기, 초신성의 폭발 이후 남는 잔여물까지 어느 정도 이해를 했다고 치고, 갑자기 궁금증이 생겼습니다. 다 비슷하게 생긴 성운, 행성상 성운, 초신성 잔해는 그럼 어떤 차이가 있는 걸까요?

1. 별의 생성주기에서 차지하는 위치가 다르다.

인터넷에서 볼 수 있는 성운, 행성상 성운, 초신성 잔해의 사진들을 비교해 보면, 사실 언뜻 구분이 되지 않을 때가 많습니다. 천문학을 오랫동안 공부해 오신 전문 과학자분들이야 저게 왜 다른지 알고 계시겠지만 사실 저처럼 문과출신에게는 그저 예쁜 빛을 발하는 별들일뿐이니까요.

이미치출처 NASA

성운, 행성상 성운, 초신성 잔해 이 세 가지는 진짜 놀라우리만큼 비슷하게 생겼습니다. 왜 그럴까요? 그리고 뭐가 다를까요? 일단 그거 하나는 알것 같네요. 각각 별의 인생을 놓고 본다면 위치하는 시기가 다르다는 점 입니다. 이 세가지 형태가 하나의 별에서 만들어지는 것이라고 가정한다면 가장 먼저 성운이 위치할 것이고 이후 행성상 성운, 그리고 초신성의 잔해가 만들어질 것이라는 것 그것 하나는 확실합니다. 그럼 이거 말고는 차이가 없는 걸까요? 다른 구체적인 차이점에 대해 알아보겠습니다.

 

2. 하나의 별이 모든 과정을 겪는다는 전제에서 시작

이 세 가지 형태를 비교하기 위해서는 일단 한가지 전제가 필요합니다. 우주는 넓고 우주에서 일어나는 다양한 작용들은 우리가 섣불리 규정할 수 없기 때문에 세가지 형태를 비교하기 위한 최소한의 제약을 걸어봅시다. 일단 이 세가지 상태가 모두 하나의 별에서 진행된다는 전제로 비교해보겠습니다. 그래야 뭐가 다른지 순차적으로 이해하기 쉬우니까요.

성운부터 시작해 초신성 잔해로 가는 변화의 과정은 간단하게 도식화하자면 위와 같습니다. 물론 과정에서 각각 다른 환경, 각각 다른 물질들의 엄청나게 복잡하고 다양한 힘을 받고 작용을 하지만 일단 복잡하니까 다 빼고, 대충 이런 과정으로 별이 변화하게 된다고 생각하시면 됩니다. 그럼 이 과정에서 어떤 차이점이 발생할까요? 기본적으로 이 세가지 타입의 비슷하지만 같지 않은 형태들이 발생하는 조건들이 달라지게 됩니다. 그리고 그 과정에서 구성되는 구성물들에도 변화가 생기죠. 폭발의 과정에서 내는 에너지, 그리고 빛의 종류도 달라집니다. 이 정도면 비슷하지만 같지는 않은 과정들이 반복되어 가며 별들이 변화하는 것, 그것이 바로 별의 생애주기라고 볼 수도 있겠죠? 일단 알아보기 쉽게 표로 한번 작성해 보겠습니다.

 

3. 성운, 행성상 성운, 초신성 잔해 차이점 알아보기

	성운 Neubula	행성상 성운 Planetary Nebula	초신성 잔해 Supernova Remnant
형성원인	별의 폭발	별의 죽음(폭발과 유사)	초신성 폭발
별의 크기	1 ~ 1000 광년 크기	대략 0.1 ~ 30 광년 크기	대략 0.1 ~ 1 광년 크기
별의 질량	태양질량의  수천 배에서 수백만 배까지	태양질량의  몇 배에서 수십 배까지	태양질량의  수백 배에서 수만 배까지
형성되는 온도	10,000K 이하	10,000K ~ 30,000K	1,000,000K 이상
형성되는 압력	10^-11 ~ 10^-9 K/m^3	10^-9 ~ 10^-6 K/m^3	10^9 K/m^3 이상
핵융합을 하는 원소	주로 수소와 헬륨	주로 수소와 헬륨, 중간질량의 별에서는 더 무거운 원소도 생성 가능	더 무거운 원소도 생성 가능
발산하는 빛의 종류와 색	주로 밝은 빨강색 또는 주황, 녹색등의 색	주로 푸른색과 파란색등의 색	주로 강렬한 X선과 감마선 방출
모든 단계가 하나의 별에서 진행된다는 전제로 비교

 

4. 상대적인 차이

물론 모든 성운과 행성상 성운, 초신성 잔해가 위 표에 해당하는 것은 아닙니다. 단지 위의 표는 만약 하나의 별이 모든 단계를 거친다면~이라는 전제를 통해 세 가지의 형태를 비교한 것에 지나지 않으니까요. 때문에 각각 독자적으로 존재하는 성운, 행성상 성운, 초신성 잔해는 위의 표에서 벗어난 기준과 형태를 얼마든지 가질 수 있습니다. 최초의 별의 질량부터 존재하는 구성물, 그리고 주위의 환경까지, 우주는 우리가 통제할 수 없는 수 없이 많은 변칙적인 요소가 존재하기 때문입니다. 다만 매우 간략하게 요약하여 설명한다면, 또 기준을 통일화한다면, 조금 더 비교하기 쉽기 때문에 요약 비요할 것 정도로 생각해 주시면 좋을 것 같습니다.

세 가지의 단계는 뒤로 갈수록 높은 온도, 높은 밀도, 높은 압력의 조건에서 발생합니다.
세가지 단계를 거치는 동안 별의 핵융합은 점점 더 무거운 원소를 이용해 나갑니다.
때로 행성상 성운이 초신성 잔배보다 크기는 크지만 밀도는 낮습니다. 이는 초신성 폭발이 일어나는 과정에서 소멸되는 잔해의 양이 상당하다는 의미가 됩니다. 하지만 남은 잔해물들의 밀도는 여전히 상대적으로 높습니다.

2023.04.29 - [분류 전체 보기] - 별이 만들어지는 첫 단계 네뷸라는? (Nebula)

별이 만들어지는 첫 단계 네뷸라는? (Nebula)

2023.05.03 - [분류 전체보기] - 행성인 듯 행성 아닌 행성 같은 '행성상 성운(Planetary nebula)'

행성 인듯 행성 아닌 행성 같은 '행성상 성운(Planetary nebula)'