제임스웹 우주망원경이 중적외선 카메라로 포착해 미국 독립기념일에 공개한 어린별의 탄생 '축포'. / STSI

미국항공우주국 NASA는 미국 독립기념일에 맞춰 제임스 웹 우주망원경(JWST)의 멋진 사진을 현지시간 7월 4일 공개했다. 우주에서 놀라운 빨간색, 흰색, 파란색 불꽃이 분출되고 있는 장면이다. 마치 축하 불꽃놀이처럼 보이는 장면으로 우주가 살아있음을 웅변하는 듯하다. 

NASA와 제임스웹 연구팀, 스페이스닷컴에 따르면, 이 환상적인 장면은 성운의 중심에 있는 어린 별의 격렬한 분출이다. L1527이라고 불리는 이 성운은 황소자리 방향으로 지구에서 약 460광년 떨어진 곳에 위치해 있다. 우주 나비를 닮은 이 성운의 중심부 '몸체'는 빛나는 원시별로, 나이가 약 10만년된 것으로 추정된다. 천문학의 영역에서는 어린 별. 미국은 248년전에 만들어진 국가이지만, 태양과 태양계는 약 45억년 전에 형성됐다.

사진 속 분자 구름 안에 박혀 있는 자라나는 원시별을 살펴보자. 이미지의 중심에는 밝고 붉은 영역이 있으며, 그 영역을 가로로 자른 가늘고 회색의 레인이 원시별의 강착원반이다. 이 영역의 위쪽과 아래쪽에는 분자 구름 안에 있는 희고 푸른 삼각형 모양의 공동이 있는데, 이 공동들은 전체적으로 모래시계 모양을 하고 있다. 중심 원시별에서 가장 가까운 공동의 영역에는 중심에서 멀리 떨어진 곳에서 푸른색으로 희미해지는 백색 가스와 먼지의 깃털이 더 뚜렷하다. 이미지에는 적색, 황색, 오렌지색, 청색, 녹색의 별들과 은하들이 흩어져 있다.

제임스웹의 MIRI(중적외선 카메라)로 찍은 이 불타는 모래시계는 별이 되는 과정에서 매우 어린 물체의 장면을 표시한다. 모래시계의 목에서 중앙 원시별이 자라는데, 가장자리에 어두운 선으로 보이는 얇은 원시 행성 원반에서 물질을 축적한다.

2022년 11월  제임스웹이 근적외선 카메라로 포착한 L1527성운. / STSI

약 10만년의 비교적 젊은 물체인 원시성은 여전히 모체 분자 구름, 즉 가스와 먼지의 넓은 영역에 둘러싸여 있다. NIRCam(근적외선 카메라)으로 L1527을 관찰한 제임스웹의 이전 관찰은 이 영역을 더 세밀하게 들여다 볼 수 있게 했고 이 분자 구름과 원시성을 불투명하고 선명한 색상으로 드러냈다.

NIRCam과 MIRI 모두 물체가 주변 구름에서 나오는 가스와 먼지를 소비할 때 원시별의 회전축을 따라 반대 방향으로 방출되는 유출의 효과를 보여준다. 이러한 유출은 주변 분자 구름에 활 충격을 주는 형태를 취하며, 이는 전체적으로 필라멘트 구조로 나타난다. 또한 주변 물질에 에너지를 공급하거나 자극을 주어 분자 구름 내의 밝은 모래시계 구조를 조각하고 그 위와 아래의 영역을 빛나게 하는 역할을 한다. 이는 마치 불꽃놀이가 흐린 밤하늘을 밝게 만드는 것을 연상시키는 효과를 만들어낸다.

먼지에서 반사되는 빛을 주로 보여주는 NIRCam과 달리 MIRI는 이러한 유출이 이 지역의 가장 두꺼운 먼지와 가스에 어떤 영향을 미치는지 파악할 수 있게 해준다. 모래시계의 대부분을 파란색으로 물들인 지점은 다환 방향족 탄화수소로 알려진 탄소질 분자가 대부분이다. 원시별 자체와 이를 둘러싸고 있는 기체의 혼합물은 빨간색으로 표시된다.