가오산(高杉)
【정견뉴스】
그림은 위에서 바라본 은하계를 보여주는 하나의 개념도다. 푸른색은 이전의 데이터에 근거하여 그려진 나선팔의 위치다. 그 위에 덮인 어두운 붉은색이자 점선 테두리로 표시된 영역은 업데이트된 은하계의 모습으로, 가장 바깥쪽에 있는 두 나선팔의 범위가 더 넓다는 것을 보여준다. 즉, 은하계의 범위가 이전에 인지했던 것보다 더 멀리 뻗어 있을 수 있음을 의미한다. (NASA/CXC/SAO/M.Weiss)
최신의 천문 관측 연구 성과에 따르면, 은하계 외곽 나선팔이 우주 공간으로 뻗어 나간 범위가 인류가 이전에 인지했던 것보다 더 광활할 수 있는 것으로 나타났다.
은하계 나선팔의 측정 원리
지난 토요일인 7월 4일 《뉴욕 포스트》의 보도에 따르면, 한 천문학 연구팀이 미국 항공우주국(NASA)이 건조한 가장 강력한 X선 망원경인 찬드라 X선 우주망원경(Chandra X-ray Observatory)과 유럽 우주국(European Space Agency)이 수행하고 NASA가 협력 참여한 XMM-뉴턴 망원경(XMM-Newton)의 데이터를 사용하여, 은하계 나선팔 내의 먼지 구름에 대한 정밀한 거리 측정과 연구를 진행했다.
은하계 나선팔의 범위와 거리를 측정하기 위해 과학자들은 먼 은하에서 날아오는, 드물고 극도로 강렬한 감마선 폭발을 이용했다. 이 감마선 폭발이 방출한 X선이 은하계를 통과할 때, 빛의 일부가 먼지 구름에 반사되면서 극도로 높은 정밀도로 측정할 수 있는 ‘빛 메아리(Light Echo)’ 고리를 형성한다. 고리의 직경이 클수록 먼지 구름이 지구와 더 가깝다는 것을 의미한다.
감마선 폭발은 우주에서 가장 밝은 폭발 현상 중 하나로, 보통 질량이 큰 항성의 붕괴나 중성자별의 병합으로 발생하며 그 위치는 은하계 범위를 훨씬 벗어난다.
이 연구 성과는 수요일(7월 3일) 《천문학 및 천체물리학(Astronomy & Astrophysics)》 저널에 발표되었다.
이번 연구를 이끈 이탈리아의 박사 과정 대학원생 베아트리체 바이아(Beatrice Vaia)는 이탈리아 파비아 고등연구소(Scuola Universitaria Superiore IUSS Pavia)와 트렌토 대학교(University of Trento)의 공동 박사 학위 과정 기간에 이 연구를 완성했다.
그녀는 이 방법이 기하학에만 의존하여 은하계 나선팔의 거리를 정밀하게 측정할 수 있다고 밝혔다. 이는 은하계 회전 모델의 가정에 의존했던 과거의 대부분 방법과 다른 것이며, 그러한 가정 모델들은 은하계 외곽 지역으로 갈수록 점차 신뢰도가 떨어졌었다.
세 개의 나선팔 거리 측정, 두 개는 예상보다 더 멀어
연팀은 세 개의 서로 다른 감마선 폭발을 이용해, 은하계에서 가까운 곳부터 먼 곳 순으로 배치된 세 개의 나선팔인 페르세우스자리 나선팔(Perseus Arm), 외곽 나선팔(Outer Arm), 외곽 방패자리-센타우루스자리 나선팔(Outer Scutum-Centaurus Arm)에 대한 거리를 측정했다.
그 결과, 한 가지 방향에서 외곽 나선팔과 외곽 방패자리-센타우루스자리 나선팔이 은하 중심으로부터 떨어진 거리가 이전에 인지했던 것보다 약 10% 더 멀다는 사실을 발견했다. 연구팀의 추산에 따르면, 은하계 가장 바깥쪽 나선팔에 있는 먼지 구름의 폭은 약 3,500광년에 달한다.
이번에 연구팀은 시각화 단편 영상 및 사진을 동시에 공개하여, 신구 두 버전의 은하계 개념도 비교를 통해 나선팔 범위가 수정되기 전후의 차이를 보여주었다.
이 연구의 공동 저자인 박사 과정 대학원생 일라리아 포르나시에로(Ilaria Fornasiero)는 이러한 차이가 겉보기에는 그리 커 보이지 않을 수 있지만, 거리에 대한 그 어떤 수정도 매우 중요하다고 밝혔다. 왜냐하면 관련 데이터는 은하계를 이해하는 데 있어 기초적인 의미를 지니기 때문이며, 천문학자들은 이로 인해 은하계의 질량을 다시 추산해야 할 수도 있다. 질량이 나선팔의 실제 연장 범위에 영향을 미치기 때문이다.
지구는 나선팔 내부에 위치해서 위치 측정 어려워
적어도 1세기 전부터 천문학자들은 은하계가 나선팔 구조를 가지고 있다는 것을 알고 있었지만, 지구 자체가 나선팔 중 하나의 내부에 위치해 있는 데다 대량의 먼지와 가스가 시야를 가려, 오랫동안 인류는 은하계의 전체 구조를 정확하게 그려내기 어려웠다.
그런데 은하계 내부의 관측 위치에 따른 제한에 의존하지 않는 이 새로운 기술은, 인류가 우주에서 스스로의 위치를 이해하는 데 중대한 영향을 미칠 수 있다.
공동 저자이자 파비아 고등연구소의 학자인 안드레아 티엔고(Andrea Tiengo)는 이러한 연구에 적합한 감마선 폭발이 극도로 드물다고 밝혔다. 지난 25년 동안 연구원들은 측정에 사용할 수 있을 만큼 충분히 밝고 방위가 적절한 사례를 겨우 몇 개밖에 발견하지 못했으며, 해당 팀은 여전히 더 많은 기회를 지속적으로 찾을 것이라고 전했다.
(에포크타임스에서 전재)
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/303343