튤립성운과 백조자리 X-1 (The Tulip and Cygnus X-1)

Framing a bright emission region, this telescopic view looks out along the plane of our Milky Way Galaxy toward the nebula rich constellation Cygnus the Swan. Popularly called the Tulip Nebula, the reddish glowing cloud of interstellar gas and dust is also found in the 1959 catalog by astronomer Stewart Sharpless as Sh2-101. About 8,000 light-years distant and 70 light-years across the complex and beautiful nebula blossoms at the center of this composite image. Ultraviolet radiation from young energetic stars at the edge of the Cygnus OB3 association, including O star HDE 227018, ionizes the atoms and powers the emission from the Tulip Nebula. HDE 227018 is the bright star near the center of the nebula. Also framed in the field of view is microquasar Cygnus X-1, one of the strongest X-ray sources in planet Earth's sky. Driven by powerful jets from a black hole accretion disk, its fainter visible curved shock front lies above and right, just beyond the cosmic Tulip's petals.

 

밝은 빛을 내뿜는 지역을 잘 보여주는 이 망원경 시야는 우리은하 평면을 따라서 성운이 풍부한 백조자리 방향을 바라본 모습이다. 튤립성운이라는 유명한 이름으로 불리는 붉게 빛나는 성간 가스와 먼지 구름은 천문학자 스튜어트 샤플리스(Stewart Sharpless)의 1959년 목록에서 SH2-101 이라는 이름으로도 발견된다. 이 합성사진 한가운데에 약 8,000 광년 거리에 70 광년에 걸쳐 복잡하고 아름다운 성운이 꽃을 피우고 있다.

백조자리 OB3 성협(星協)의 가장자리에서 O형 별 HDE 227018 을 포함한 활기찬 어린 별들에서 나오는 자외선 복사가 원자들을 이온화하면서 튤립성운이 빛을 발산하도록 에너지를 공급하고 있다. HDE 227018 은 성운 중심 근처에 있는 밝은 별이다. 이 화면에는 또한 행성 지구의 하늘에서 가장 강력한 엑스선의 근원인 마이크로퀘이사 백조자리 X-1(Cygnus X-1)의 모습도 담겨 있다. 우주의 튤립 꽃잎 저 너머로, 블랙홀(black hole)의 강착원반에서 나오는 강력한 제트에 의해 뿜어져 나온 흐릿해 보이는 구부러진 충격파면이 오른쪽 위에 있다.

 

 

What happens to matter that falls toward an energetic black hole? In the case of Cygnus X-1, perhaps little of that matter actually makes it in. Infalling gas may first collide not only with itself but with an accretion disk of swirling material surrounding the black hole. The result may be a microquasar that glows across the electromagnetic spectrum and produces powerful jets that expel much of the infalling matter back into the cosmos at near light speed before it can even approach the black hole's event horizon. Confirmation that black hole jets may create expanding shells has come recently from the discovery of shells surrounding Cygnus X-1. Pictured above on the upper right is one such shell quite possibly created by the jet of microquasar and black hole candidate Cygnus X-1. Rolling your cursor over the image will bring up an annotated version. The physical processes that create the black hole jets is a topic that continues to be researched.

 

활동적인 블랙홀을 향해 떨어지는 물질에는 어떤 일이 일어날까? Cygnus X-1 의 경우, 아마도 실제로 블랙홀로 빨려들어가는 물질은 거의 없는 걸로 보인다. 빨려들어가는 가스는 서로 충돌을 일으킬 뿐만 아니라 블랙홀 주위를 소용돌이치는 물질들의 강착원반(accretion disc)에 충돌하게 된다. 그 결과 전자기파의 스펙트럼을 가로질러 빛을 내는 마이크로퀘이사(microquasar)가 되기도 하고, 물질이 블랙홀의 사상(事象)의 지평선에 이르기도 전에, 빨려들어가는 물질의 대부분을 빛에 가까운 속도로 도로 우주 공간으로 튕겨내는 강력한 제트를 만들어내기도 한다. 블랙홀 제트가 팽창하는 껍질을 형성할 수 있다는 사실이 최근 Cygnus X-1 주변의 껍질 발견으로 입증되었다. 그림 오른쪽 위에 있는 것이 바로 마이크로퀘이사와 블랙홀로 추정되는 Cygnus X-1 의 제트에 의해 만들어진 것이 확실시되는 껍질이다.

그림 위에 커서를 가져가면 주석이 달린 형태가 보일 것이다. 블랙홀의 제트를 만들게 되는 물리적 프로세스는 계속 연구가 이루어지고 있는 주제이다.

 

※ 강착원반(降着圓盤 accretion disc 내려앉는 원반)

블랙홀로 떨어지는 물질은 가지고 있던 각운동량 때문에 블랙홀 중심을 향해 곧바로 떨어지지 않고, 블랙홀 주위에서 회전하는 원반을 형성하게 되는데, 이러한 원반을 강착 원반(accretion disc)이라고 부른다. 강착원반의 물질은 회전하면서 블랙홀로 떨어지고 있으며, 이 때 물질의 중력 에너지가 강력한 마찰에 의해 빛 에너지로 바뀌게 된다.