검은 바탕에 왼쪽 아래에서 오른쪽 위로 복잡한 구조를 가진 다색의 타원형 '게 성운'이 뻗어 있다. / JWST Gallery

게 성운(the Crab Nebula)은 초신성 폭발로 별이 격렬한 죽음을 맞을 때 남겨진 잔해다. 과학자들이 수십년에 걸쳐 연구하면서 비교적 새롭게 가까운 곳에서 새롭게 생성된 이 초신성 잔해의 비밀을 규명해 왔는데, 최근 제임스웹 우주망원경(JWST)이 촬영한 이미지를 통해 거기에 한층 다가설 수 있게 됐다. 

프린스턴 대학과 애리조나 대학 등의 공동연구팀은 NASA의 JWST를 사용하여 6500광년 떨어진 황소자리에서 초신성 잔해인 게 성운의 구성을 분석했다. 망원경의 MIRI(중적외선 기기)와 NIRCam(근적외선 카메라)으로 연구팀은 게 성운의 역사를 명확히 하는데 도움이 되는 데이터를 수집했다.

게 성운은 거대한 별의 죽음으로 인해 중심이 붕괴된 초신성의 결과물이다. 초신성 폭발 자체는 서기 1054년에 지구에서 관측되었으며, 낮에 볼 수 있을 정도로 충분히 밝았다. 오늘날 관측된 훨씬 희미한 잔해는 가스와 먼지의 껍질이 팽창하고, 펄서에 의해 구동되는 바람이 유출되고 있는데, 이는 빠르게 회전하고 고도의 자성을 가진 중성자별이다.

게성운은 또한 매우 특이하다. 산소, 네온, 마그네슘으로 구성된 덜 진화된 중심핵을 가진 별에서 발생하는 드문 유형의 폭발이다. 그같은 특성에 대해 "웹 데이터로 인해 이제 가능한 해석의 폭이 넓어졌다"면서, 연구팀은 "가스의 구성은 더 이상 전자 포획 폭발을 필요로 하지 않지만, 약한 철심 붕괴 초신성에 의해 설명될 수 있다"고 설명했다. 

망원경 연구팀은 게 성운 내부의 두 개의 작은 영역에서 스펙트럼 데이터를 추출하여 구성요소 비율을 측정하는 외에도 싱크로트론 방출과 먼지 분포에 대한 세부 사항을 이해하기 위해 잔해를 넓은 영역에서 관찰했다. 

MIRI가 수집한 이미지와 데이터를 통해 연구팀은 게 성운 내의 먼지 방출을 분리하여 처음으로 고해상도로 매핑할 수 있었다. 그 결과로 만들어진 이미지에서 가장 바깥 필라멘트는 상대적으로 더 따뜻한 먼지를 포함하는 반면 더 차가운 입자는 중심 근처에 널리 퍼져 있다.

"게 성운에서 먼지가 보이는 곳은 카시오페아A나 초신성 1987A와 같은 다른 초신성 잔해들과 다르기 때문에 흥미롭다"고 말하는 애리조나 대학 스튜어드 천문대의 네이선 스미스는 "이러한 물체들에서, 먼지는 바로 중앙에 있다. 그런데 게 성운에서는, 먼지는 껍질의 촘촘한 필라멘트에서 발견된다"고 말했다. 그런 점에서 게 성운은 '가장 가깝고, 가장 밝고, 가장 잘 연구된 물체들은 기이한 경향이 있다'는 천문학의 전통에 부응한다고 연구팀은 말했다.