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    이정환 2016. 04. 04

    우주 이정환 '우주 ★ 천문 뉴스 파일'

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    . 나선 인 안드로메다 (M31, 위). 거대 타원 은하 은하 인 은하단 은하단 은하단 M87 은하 (아래). / (위) Wikimedia Commons, (아래) 유럽 유럽 남방 (ESO) http://www.eso.org/public/images/eso1525a/


    우주 에 흩어져 있는 은하 들은 그 모양 에 따라 크게 두 종류 로 나뉩 니다. 하나 는 우리 은하 와 안드로메다 은하 (M31) 가 속하는 나선 은하 (Spiralarm) 이고요, 다른 하나 는 주로 은하단 (은하 들의 무리) 의 중심부 에 있는 타원 은하 (elliptische Galaxie) 입니다. 나선 은하 에는 성간 가스 (별 과 별 사이 우주 공간 에 있는 기체 물질) 가 많고 새로운 별 들이 비교적 활발 하게 태어나 젊은 별 들이 많습니다. 반면 에 타원 은 하는 성간 가스 가 거의 없어 별 의 탄생 사건 이 적기 때문에 거기 에는 주로 오래 되고 온도 가 낮은 별 들이 많은 편 입니다.


    그런데 이런 은하 들의 형성 과정 을 설명 하는 것은 천문학 에서 항상 큰 수수께끼 였습니다. 지금 까지 대체로 정설 은 나선 은하 들이나 그밖에 왜소 은하 들이 서로 병합 하면서 폭발적 으로 별 을 생성 하는데 그 과정 에서 성간 가스 가 소진 되면서 타원 은하 가 만들어진다 는 것이 었 습니다.


    »은하 은하 일반적인 형태 형태. E 영어 로 표기된 왼쪽 무리 는 타원 은하 (Elliptische Galaxie) 이며, S 로 표기된 오른쪽 무리 는 나선 은하 (Spiralgalaxie) 를 보여준다. 출처 / Wikimedia Commons


    이런 가설 에 따르면, 나선 은하 들은 일정한 크기 이상 으로 커지기 가 어렵고 그래서 우주 에서 크고 밝은 은하 들은 대부분 이 타원 은 하여야 합니다. 실제로 지금 까지 수많은 관측 결과 도 은하단 같은 규모 에서 볼 때 크고 밝은 은하 들이 거의 모두 가 타원 은 하라는 사실 을 뒷받침 해주고 있습니다. 반면 에 나선 은하 들은 타원 은하 에 비해 훨씬 크기 가 작고 어두운 경향 을 보였습니다. '매우 큰 나선 은 하라고 여겨지 는' 우리은 하나 안드로메다 은하 의 크기 가 약 10 만 광년 (≒ 30.7 KPC) 임을 고려할 때, 나선 은하 의 최대 크기 한계 도 약 10 만 광년 안팎일 것으로 추정 되었습니다.


    그런데 최근 미국 캘리포니아 공대 (California Institute of Technology, 칼텍) 의 패트릭 오글 (Patrick Ogle) 연구팀 이 기존 에 알려진 것 보다 훨씬 더 크고 무겁고 밝 으며 별 의 생성 작용 이 활발한 '슈퍼 나선 은하 (superluminous Spiralarme)' 를 53 개나 발견 했습니다.


    이 은하 들은 크기 가 약 19 만 광년 (≒ 57 KPC) 에서 44 만 광년 (≒ 134 KPC) 까지 에 달하며, 별 생성 비율 도 연간 5 태양 질량 에서 65 태양 질량 에 해당 하는 분포 를 보였습니다. 우리 은하 를 비롯해 많은 은하 들의 별 생성 비율 평균 이 연간 약 1 2 ~ 태양 질량 임을 감안 하면, 이는 매우 활발한 별 생성 활동 이라고 볼 수 있습니다. 이런 슈퍼 나선 은하 들은 전 우주 에서 매우 드물기 에 그동안 은하 형성 시뮬레이션 으로 도 재현 된 적이 없었던 독특한 은하 들 입니다.


    새롭게 새롭게 된 53 개의 '슈퍼 나선 나선' 들. 출처 / Patrick M. Ogle et al. ApJ, 817: 109, 2016


    패트릭 오글 연구팀 은 외부 은하 데이터베이스 (NASA / IPAC Extragalactic-Datenbank; NED) 를 이용해 멀어지는 속도 를 뜻 하는 적색 이동 값 이 0.3 (≒ 34 억 광년 ≒ 1.05 BCF) 이내에 있고 우리 은하 보다 8 배 넘게 밝은 은하 들 1616 개 를 대상 으로 연구 를 진행 했습니다. 그 중에서 대부분 은하 들은 타원 은 하였지만, 나선 구조 를 갖춘 슈퍼 나선 은하 들이 이번에 53 개나 발견 된 것 입니다.


    (X) 과 과 생성 비율 (Y) 축 나타낸 나타낸. 평균 적인 은하 들의 질량 과 별 생성 비율 이 검정색 등고선 (Konturen) 으로 나타나 있고, 노란색 원 들이 슈퍼 나선 은하 에 해당 한다. 이 그래프 를 통해 슈퍼 나선 은하 들이 평균 적인 나선 은하 들 보다 질량 도 크고 별 생성 이 활발 하다는 사실 을 알 수 있다. 출처 / Patrick M. Ogle et al. ApJ, 817: 109, 2016 이 슈퍼 나선 은하 들은 형성 환경 도 제각기 다른 모습 을 보이고 있습니다. 53 4 개 중 개 는 다른 은하 들 과 병합 과정 을 거치고 있고, 10 개 는 은하단 이나 은하군 과 같은 은하 집단 에 속해 있는 것으로 드러났 으며, 나머지 은하 들은 은하 집단 에 속해 있지 않고 홀로 떨어져 있는 것으로 밝혀 졌습니다. 따라서 슈퍼 나선 은하 들이 단순히 더 작은 은하 들의 병합 과정 을 통해서만 형성 되었다고 보기 는 어렵게 되었습니다. 드물게 나타나는 독특한 은하 인데다 형성 환경 마저도 제각각 다르니 추측 하기 가 어려운 것이지요.


    무엇 보다도 이렇게 크고 무거운 은하 가 어떻게 타원 은하 처럼 별 의 생성 작용 이 시들 해지지 않고 계속 활발한 상태 를 유지할 수 있는지, 그리고 어떻게 나선 구조 와 은하 원반 구조 가 유지 될 수 있는지 가 수수께끼 입니다. 패트릭 오글 연구팀 에서는 슈퍼 나선 은하 가 진화 하여 거대 타원 은하 가 될 것이라는 추측 을 내놓았 지만, 이를 증명 하기 위해서는 슈퍼 나선 은하 들의 구조 와 성간 가스 분포 등에 대한 추가적인 연구 가 필요할 것 입니다. [Content19] [content20] [ content1]loveyangju.kr[content2]


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    [참고 자료]


    [1] Superspiralgalaxien. Weltraum & Teleskop, 18 Mar 2016

    http://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/super-spiral-galaxies-1803201623/

    [2] Astronomen entdecken kolossale "Super-Spiral" -Galaxien. JPL / NASA, 17 Mar 2016

    http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=6149

    [3] Patrick M. Ogle et al., Superluminous Spiral Galaxies, ApJ, 817: 109, 2016


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    이정환 서울 서울 대학교 물리 부 통합 과정 (천문학) 대학원생
    이제 막 천문학 의 바다 를 항해 하기 시작한 대학원생 입니다. 아직 내공 이 부족 하지만 앞으로 연구 도 잘하고 싶고 글 도 잘 써보고 싶은 욕심 많은 과학 도 입니다.
    이메일: joungh93@gmail.com
    블로그: http://blog.naver.com/radii26omg

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