막심해(莫心海)
【정견뉴스】
호주 연구 위원회에서 자금을 지원하는 천문 연구 프로젝트인 ASTRO 3D에서 별이 폭발한 은하 IRAS 08339+6517 주변의 가스층이 100만 광년 이상으로, 이는 일반적인 은하 크기인 7,800 광년보다 훨씬 큰 것을 발견했다. 만약 이 은하가 전형적인 경우라면, 이 연구는 은하는 원래 우리가 생각했던 것보다 수십 배 가량 더 클 수 있음을 시사한다.
그렇다면 은하의 끝과 더 깊은 공간의 시작점은 어디일까? 간단한 질문처럼 보이지만 은하를 둘러싸고 있는 매체(CGM)를 자세히 들여다보면 그렇지 않음을 알 수 있다.
항성 원반을 둘러싸고 있는 가스 후광은 은하 질량의 약 70%를 차지하지만(암흑 물질 제외), 지금까지 미스터리로 남아 있다. 과거에는 가스에 흡수된 배경 천체(퀘이사 등)가 방출하는 빛을 측정하는 방식으로만 가스를 관측할 수 있었다. 이로 인해 구름의 이미지는 연필과 같은 빛줄기로 제한되었다.
하지만 새로운 연구는 새로운 깊이 이미징 기술을 사용해 2억 7천만 광년 떨어진 별 폭발 은하의 주변 매질을 조사했는데 이 기술은 우리로부터 10만 광년 이내 은하 외부에서 빛나는 가스 구름을 감지할 수 있다.
이 가스 구름이 얼마나 큰 규모인지 상상해보료면 우리가 일반적으로 원반이라고 생각하는 은하의 별빛이 은하 중심에서 7,800광년 밖에 떨어져 있지 않은 것을 생각하면 된다.
이번 연구는 은하 중심에서 먼 우주까지 수소와 산소의 물리적 연결을 관찰해 가스의 물리적 조건에 변화가 발생했음을 보여준다.
논문 제1저자이자 스윈번 대학교와 ASTRO 3D의 연구원이자 오클라호마 대학 부교수인 니콜레아 닐슨은 “우리가 모든 곳에서 그것을 발견했는데 이것은 정말 흥미롭고 좀 놀랍습니다.”라고 말했다.
이 논문의 다른 저자들은 스윈번, 텍사스 대학(오스틴), 칼텍, 캘리포니아 대학교(샌디에이고), 더럼 대학 등이다.
“지금 우리는 은하의 영향이 어디서 끝나는지 볼 수 있는데 그곳에서 은하 주변의 더 많은 물질의 일부로 전환되며 최종적으로 더 광활한 우주와 다른 은하로 합류하는 곳을 볼 수 있습니다. 이러한 경계는 일반적으로 모호합니다.”라고 넬슨 박사는 말한다.
“그러나 이번에 우리는 이미 이 은하의 성간 매체와 은하 외 매체 사이에 상당히 명확한 경계를 발견한 것 같습니다.”
이 연구는 은하 내의 별이 광자를 사용하여 가스를 이온화하는 상황을 조사했습니다.
닐슨 박사는 “CGM에서 가스는 은하 내부의 일반적인 조건 이외의 다른 요인에 의해 가열되는데, 여기에는 아마 우주의 집단 은하에서 나오는 확산 방출로 인한 가열이 포함될 수 있으며 또는 일부 충격으로 인한 것도 있을 겁니다.”라고 말했다.
그녀는 “이 흥미로운 변화는 매우 중요하며 은하가 어디에서 끝나는지에 대한 질문에 답을 제공합니다.”라고 말했다.
이번 발견은 하와이에 있는 10미터 켁 망원경에 있는 일체형 필드 분광기의 도움을 받았다. 여기에는 가장 민감한 장비 중 하나인 켁 우주 웹 이미저(KCWI)가 포함되어 있다.
“이 특별한 관측을 위해서는 마우나케아에 있는 켁 천문대에서만 볼 수 있는 매우 어두운 하늘이 필요합니다.”라고 논문 저자 중 한 명이자 스윈번 대학 부교수 디앤 피셔는 말한다.
또 다른 저자인 글렌 카프작 부교수는 “스윈번과 WM 켁 천문대와의 협력 덕분에 우리 팀은 가능성의 한계를 뛰어넘을 수 있었습니다.”라고 말했습니다. 또 다른 저자인 글렌 카프작 부교수는 이렇게 말한다. “KCWI는 현재 은하 주변의 확산 가스를 측정하고 정량화하는 방식을 완전히 바꿔놓았습니다.”
“은하 주변 물질의 후광 사진을 찍은 것은 이번이 처음입니다.”라고 ASTRO 3D 책임자 엠마 라이언-웨버 교수가 말했다.
“CGM은 가스 순환에서 중요한 역할을 합니다.”라고 넬슨 박사는 말했다. “따라서 다양한 유형의 은하 (별을 형성하는 은하, 더 이상 별을 형성하지 않는 은하, 두 유형 사이에서 전환하는 은하) 주변의 CGM을 이해할 수 있으면 이 가스의 차이를 살펴볼 수 있으며, 이는 은하 내의 차이로 이어질 수 있습니다. 이 가스 저장소의 변화가 실제로 은하 자체의 변화를 주도 할 수 있습니다.”
닐슨 박사는 “우리 은하와 안드로메다 은하의 CGM은 서로 중첩되어 상호 작용할 가능성이 아주 높습니다”라고 말했다.
이 연구는 ‘네이처 천문학’ 2024년 9월 6일자에 게재되었다.
자료 출처: https://astro3d.org.au/galaxies-are-much-much-bigger-than-we-thought/
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/292495