말머리 성운(영어: Horsehead Nebula)은 오리온자리에 있는 어둡고 차가운 암흑 성운으로, 공식 명칭은 바너드 33(Barnard 33)이다. 밤하늘에서 가장 잘 알려진 성운 중 하나이며, 그 독특한 모습이 마치 말의 머리처럼 생겼다고 하여 이러한 이름이 붙었다.
특징 말머리 성운은 오리온 분자 구름 복합체의 일부를 이루는 작은 암흑 성운으로, 지구에서 약 1,500 광년 떨어져 있다. 이 성운의 검은 윤곽은 그 뒤에 있는 밝은 발광 성운인 IC 434를 배경으로 뚜렷하게 드러난다. IC 434는 오리온자리 벨트의 동쪽 별인 알니타크(Alnitak, ζ Orionis)에서 방출되는 강렬한 자외선 복사에 의해 이온화되어 붉게 빛나는 수소 가스로 이루어져 있다.
말머리 성운 자체는 주로 차갑고 밀도 높은 성간 가스와 먼지로 구성되어 있으며, 이 물질들이 뒤편의 발광 성운에서 나오는 빛을 가려 그림자처럼 보인다. 이 성운의 상단부와 오른쪽 부분에서 밝게 빛나는 부분은 젊은 별들이 형성되고 있는 영역을 나타내며, 이들 별에서 나오는 복사 에너지는 성운 내부의 가스를 침식하고 있다. 이 침식 과정과 성운 내부의 밀도 차이가 복잡한 말 머리 형태를 만들어내는 데 기여한다.
구성 및 진화 말머리 성운은 별이 탄생하는 활발한 영역 중 하나이다. 성운을 구성하는 차가운 가스와 먼지는 중력의 영향으로 서서히 붕괴하여 새로운 별을 형성할 수 있는 밀도 높은 핵을 만들어낸다. 성운의 형태는 주변의 뜨겁고 밝은 별들에서 방출되는 강력한 자외선 복사에 의해 계속해서 변화하고 침식되고 있다. 시간이 지남에 따라 이러한 복사는 성운을 점진적으로 분해하여 새로운 별들이 탄생할 수 있는 환경을 만들거나, 성운 자체를 소멸시킬 수도 있다.
발견 말머리 성운은 1888년 하버드 대학교 천문대에서 윌리어미나 플레밍(Williamina Fleming)에 의해 사진 건판에서 처음 발견되었다. 이후 에드워드 에머슨 바너드(Edward Emerson Barnard)가 1919년 그의 암흑 성운 목록에 이 성운을 33번째로 기록하면서 바너드 33이라는 명칭을 얻게 되었다.
관측 말머리 성운은 육안으로는 보이지 않으며, 소형 망원경으로도 관측하기 어렵다. 하지만 아마추어 천문학자들 사이에서는 사진 촬영의 인기 있는 대상으로, 장노출 사진을 통해 그 아름다운 모습을 선명하게 담아낼 수 있다. 현대의 대형 망원경과 우주 망원경(예: 허블 우주 망원경)은 이 성운의 세부 구조와 내부에서 일어나는 별 형성 과정을 더욱 정밀하게 연구하는 데 기여하고 있다.