행성상 성운은 수명이 다한 태양과 같은 별들이 방출하는 가스 껍질을 팽창시키고 있습니다. 태양과 같은 별들은 평생 대부분을 수소를 헬륨으로 태우는 데 보냅니다. 이 수소 융합 단계의 끝에서,이 별들은 지름이 약 100 배 증가하고“빨간 거인 별”이됩니다. 붉은 거인 단계가 끝나면 별의 바깥 층이 날아갑니다. 분출 된 가스는 남아있는 중심 별에서 계속 팽창하며, 나중에 모든 핵융합이 중단되면 "백색 왜성"으로 진화한다. 천문학 자들은 중앙 별에서 나오는 빠른 별 풍이 별이 대부분의 바깥 층을 방출 할 때 일찍 생성 된 느린 바람을 잡을 때 행성상 성운이 형성된다고 생각합니다. 두 바람 사이의 경계에서 행성상 성운의 가시적 인 조밀 한 껍질 특성을 생성하는 충격이 발생합니다. 가스 셸은 뜨거운 중심 별에서 방출되는 빛에 의해 흥분되고 점등됩니다. 중심 별의 빛은 약 10,000 년 동안 행성의 성운을 밝힐 수 있습니다.
행성상 성운의 관측 된 모양은 매우 수수께끼입니다. 대부분 (약 80 %)은 구형 대칭보다는 양극 또는 타원형입니다. 이 복잡성은 현대 망원경으로 얻은 아름답고 놀라운 이미지로 이어졌습니다. 아래 그림은 행성상 성운과 양극 (왼쪽) 및 구형 (오른쪽) 모양을 비교합니다.
대부분의 행성상 성운이 구형이 아닌 이유는 잘 알려져 있지 않습니다. 지금까지 여러 가설이 고려되었습니다. 그들 중 하나는 행성상 성운의 이상한 모양이 붉은 거인의 빠른 회전으로 인해 발생하는 원심 효과 때문일 수 있다고 제안합니다. 또 다른 이론은 별의 바람의 대칭이 동반자 별의 영향을받을 수 있다는 것입니다. 그러나 성운의 모양을 설명하는 가장 최근의 설득력있는 이론은 자기장과 관련이 있습니다.
방출 된 물질이 자기장 선을 따라 갇히게되면 자기장의 존재는 행성상 성운의 복잡한 모양을 잘 설명 할 수있다. 이것은 고등학교 물리학 교실에서 고전적인 데모 인 막대 자석의 필드 라인을 따라 갇힌 철제 파일링과 비교할 수 있습니다. 별 표면의 강한 자기장은 가스에 압력을 가하기 때문에, 물질은 자기장이 가장 강한 자극에서 별을 더 쉽게 떠날 수있다.
행성상 성운 근처에서 자기장이 생성 될 수있는 몇 가지 방법이 있습니다. 성운이 방출되는 단계에서 별의 발전기에 의해 자기장이 생성 될 수 있습니다. 발전기가 존재하려면 별의 핵심이 봉투보다 빠르게 회전해야합니다 (태양과 마찬가지로). 자기장이 이전의 별 진화 단계의 화석 유물 일 수도 있습니다. 대부분의 상황에서 별의 문제는 매우 전기 전도성이있어 자기장이 수백만 또는 수십억 년 동안 살아남을 수 있습니다. 방출 된 물질과 주변 성간 가스의 상호 작용과 결합 된 두 가지 메커니즘 모두 행성상 성운을 형성 할 수있을 것입니다.
최근까지, 자기장이 행성 성운 형성에 중요한 성분이라는 생각은 순전히 이론적 인 주장이었습니다. 2002 년에 그러한 자기장의 존재에 대한 첫 징후가 발견되었습니다. 전파 관측 결과 거대 별의 주변 환경에 자기장이 드러났다. 이 성상 봉투는 실제로 행성상 성운의 조상입니다. 그러나 성운 자체에서는 그러한 자기장이 관찰 된 적이 없다. 행성상 성운에 자기장이 존재한다는 직접적인 실마리를 얻기 위해 천문학 자들은 자기장이 살아남 아야하는 중심 별에 초점을 맞추기로 결정했습니다.
이 첫 번째 직접적인 증거는 이제 얻은 것입니다. Stefan Jordan과 그의 팀은 처음으로 행성상 성운의 여러 중심 별에서 자기장을 감지했습니다. 그들은 8m 급 초대형 망원경 (VLT, 칠레의 유럽 남방 천문대)의 FORS1 분광기를 사용하여이 별들 중 4 개의 별에서 방출되는 빛의 편광을 측정했습니다. 스펙트럼 라인의 편광 시그니처는 관측 된 별에서 자기장의 세기를 결정할 수있게합니다. 자기장이 존재하는 경우 원자는 고유 한 방식으로 에너지를 변화시킵니다. 이 효과를 Zeeman 효과라고하며 1896 년 Leiden (네덜란드)의 Pieter Zeeman에 의해 발견되었습니다. 이러한 원자가 빛을 흡수하거나 방출하면 빛이 편광됩니다. 이것은 편광의 강도를 측정함으로써 자기장의 강도를 결정할 수있게한다. 이러한 편광 시그니처는 일반적으로 매우 약합니다. 이러한 측정에는 VLT와 같은 8 미터 급 망원경을 통해서만 얻을 수있는 매우 높은 품질의 데이터가 필요합니다.
연구팀은 행성상 성운의 중심에있는 4 개의 별을 관찰했으며, 이들 모두에서 자기장이 발견되었다. 이 네 개의 별은 행성상의 성운 (NGC 1360, HBDS1, EGB 5, Abell 36)이 모두 구형이 아니기 때문에 선택되었습니다. 따라서 행성상 성운의 모양을 설명하는 자기장 가설이 올바른 경우이 별들은 강한 자기장을 가져야합니다. 이 새로운 결과는 실제로 그 경우임을 보여줍니다. 감지 된 자기장의 세기는 1000에서 3000 가우스까지이며, 이는 태양의 글로벌 자기장 세기의 약 1,000 배입니다.
Stefan Jordan과 그의 동료들이 발표 한이 새로운 관측은 자기장이 행성상 성운 형성에 중요한 역할을한다는 가설을지지합니다. 이 팀은 이제 구형 행성 성운의 중심 별에서 자기장을 검색 할 계획입니다. 그러한 별들은 방금 탐지 한 것보다 약한 자기장이 있어야합니다. 이러한 미래의 관측은 천문학 자들이 자기장과 행성상 성운의 이상한 모양 사이의 상관 관계를 더 잘 정량화 할 수있게 해줄 것입니다.
지난 몇 년 동안, VLT를 이용한 편광 관측으로 인해 진화 단계의 후기에 많은 별의 물체에서 자기장이 발견되었습니다. 이 아름다운 행성 성운 형태에 대한 우리의 이해를 향상시키는 것 외에도, 이러한 자기장을 탐지하면 과학은 자기장과 항성 물리학의 관계를 명확하게 설명 할 수 있습니다.
원본 출처 : NASA Astrobiology Story
