글/ 막심해(莫心海)
적외 초광도 은하계의 일부는 형상이 기묘하고 특이해 그것들이 발산하는 적외선 강도는 일반 별의 1백배가 넘는다. 종전에는 허블 천체망원경으로 이들 은하계의 기묘하고 특이한 모습을 발견했는데 이 모습은 은하계들이 충돌과 합병하는 가운데 발생한 것이라고 한다.
허셜 천체망원경은 유럽을 선도하는 몇 개 국가가 합작해 공동 제작했다. 이는 현재까지 가장 멀리 볼 수 있는 망원경으로서 행성, 항성 및 은하계의 생성과 변화과정을 연구하는 데 사용되고 있다.
천문학자들은 일반적으로 적외 초광도 은하계는 은하계가 충돌해 타원형 은하계를 형성하는 중간 단계로 보고 있다. 풍부한 기체를 포함한 나선형 은하계가 합병되어 이런 기묘하고 특이한 은하계가 만들어지는데, 중심에는 활발하게 떠돌아다니는 가스 먼지로 뒤덮이고 중력이 큰 블랙홀이 있다. 이 단계에서 적외 초광도 은하계가 발산하는 가시광선은 완전히 차단되어 단지 적외선으로만 관측할 수 있다. 가스 먼지가 점차 소멸됨에 따라 은하계 활동이 많은 핵심부분은 서서히 유사한 성체의 모습으로 나타나게 된다.
초기에 은하계가 융합되면서 대량의 성체(星體) 폭발과 생성이 일어나고 중심에 있는 중량이 큰 블랙홀도 점차 커진다. 이어서 성체의 폭발과 생성, 블랙홀이 커지면서 강대한 가스가 분출되다가 흩어진 후 남아 있는 가스로 강렬했던 성체의 탄생 단계가 완성된다. 천문학자들은 허셜 천체망원경으로 이 1단계를 관찰한 것으로 인식하고 있다. 최후에는 이렇게 은하계가 합병, 융합되어 타원형의 은하계가 만들어 진다.
허셜 천체망원경 연구팀은 합병 중의 많은 성체를 관측했다. 은하계 중심에서 발견되는 외부로 발산되는 거대한 기류는 은하계의 합병과정이 맹렬하고 강대하다는 것을 입증한다. 이 기류는 새로운 별의 탄생이 활발한 지역에서 생기며, 이후 성체폭풍과 초신성(超新星) 폭발로 인한 충격으로 뒤섞인다. 또 기류는 중량이 큰 블랙홀 부근에서 응축원반(accretion disk-성체 생성 시 나타나는 먼지와 가스로 형성된 비행접시 모양의 원반)에서 반사되는 빛을 흡수할 때의 압력이 가스를 불어서 밀어버릴 때 생길 수 있다.
매우 예민한 허셜 천체망원경은 기류의 속도까지 연구할 수 있도록 해준다. 관측자는 기체 분자가 방출하는 다섯 가지 선이 상대적 운동 중에서 붉은색 혹은 파란색으로 바뀌는 것을 관측한다. 천문학자는 이 다섯 가지 선의 색깔이 바뀌는 빈도를 관측해 은하계에서 기류의 움직이는 정황을 측정해낼 수 있다.
허셜 천체망원경이 있기 전에도 유사한 기류를 관찰했는데 관찰한 것들은 모두 고온의 중성(中性), 전리(電離) 기체였다. 그러나 허셜 천체망원경이 관찰한 것은 성체가 탄생할 때의 차가운 분자성분의 기체로 천문학자들은 성체가 탄생하는 광경을 직접 관찰할 수 있게 됐다.
이 연구결과는 2011년 5월 “천체물리학 저널 레터”(Astrophysical Journal Letters)에 발표됐다.
참고자료: http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm fobjectid=48673
발표시간: 2011년 5월 19일
정견문장: http://zhengjian.org/zj/articles/2011/5/19/74589.html