작자: 막심해(莫心海)
[정견망] 2011년 6월 22일, 유럽 남부 천문대의 한 국제천문연구팀이 아벨 2744 은하단(Abell 2744, 판도라 은하단이라고도 함)를 관측하던 중 복잡하고 격렬한 충돌이 일어난 것을 발견했다고 보도했다. 천문학자는 이는 최소 4개의 은하단이 동시에 충돌한 것으로, 이처럼 복잡한 충돌로 전례 없는 기이한 결과가 나타났다고 말했다.
연구팀의 연구원 레나토 둘베코(Renato Dulbecco)는 말했다. “우리는 그것을 “판도라 은하단”이라고 즐겨 부르는데, 충돌할 때 다양하고 기이한 현상이 매우 많이 나타났기 때문이다. 그 중 일부 현상은 지금까지 관측되지 않았던 것이다.”
은하단은 은하계로 구성된 우주 중에서 가장 큰 구조로 알려졌는데 1조 개 이상의 별을 포함한다. 형성 방식은 반복적 충돌과 변화 과정을 거치는데 우리가 우주를 이해하는데 상당한 영향을 미친다.
거대한 은하단이 충돌할 때 나타나는 혼란스러운 장면은 천문학자들에게는 정보의 보물창고가 된다. 천문학자는 거대 결합 망원경(VLT), 일본의 스바루(Subaru)망원경, 나사(NASA)의 허블(Hubble) 천체망원경, 챈들러(Chandra) X선 천체 관측기기로 판도라 은하단을 관측했다. 은하단의 은하계는 VLT와 허블망원경으로 똑똑히 볼 수 있었다. 은하계는 매우 밝지만 은하단 전체 질량의 5%에 불과하다. 그 중 열기체(熱氣體)가 20% 정도로 극히 높은 온도로 인해 단지 X선만을 발사하고 있으며 나머지 75%는 암흑 물질이다. 연구팀은 여러 개의 망원경을 결합해 은하단에 분포되어 있는 이런 세 종류 물질의 데이터를 확정했는데, 이는 충돌시 발생한 상황으로 추리한 것이다. 이 데이터는 은하단의 서로 다른 성분의 위치를 식별하는데 중요할 뿐 아니라 충돌시 각도와 속도를 추정하는데도 도움이 된다.
망원경으로 산출한 데이터에 의해 복구한 충돌 장면은 많은 기이한 특징이 있다. 이 연구팀의 논문 저작자 중 한 명인 단 안케(Dan Anke)는 말했다. “아벨 2744는 4개의 서로 다른 은하단이 약 3억 5천만년의 긴 시간동안 지속적으로 충돌한 것처럼 보인다. 서로 다른 유형의 물질이 복잡하고 불규칙적으로 분포된 것은 매우 보기 드물고 미스터리하다.” 복잡한 충돌 과정에서 일부 열기체가 암흑 물질과 가시적인 은하계를 분리시켰다.
은하단 중심핵 근처에 “총알” 모양의 충격파가 있는데, 한 은하단의 기체와 다른 은하단의 기체가 충돌하여 생긴 것이다. 그러나 암흑 물질은 영향을 받지 않고 장애 없이 뚫고 지나갔다. 은하단의 다른 한 부분에는 은하계와 암흑 물질이 있는 것으로 보이지만 열기체는 없었다. 기체는 충돌과정에서 분리됐을 것으로 보이며 미약한 정도의 흔적만 남아있다.
은하단 외부에는 더욱 기이한 특징이 있다. 한 구역에는 대량의 암흑 물질을 포함하고 있으나, 빛을 발하는 은하계나 열기체는 없었다. 기체 덩어리가 발사된 후에 암흑 물질 전면으로 날아갔지만 연계되어 있는 암흑 물질의 뒷면에는 나타나지 않았는데 이는 사람들이 이해하기 어려운 작용이다. 천문학자들은 이를 통해 암흑 물질의 성질과 우주의 많은 물질 성분이 어떻게 상호 작용을 하는지 알 수 있을 것으로 보고 있다.
단 안케는 말했다. “우리는 우주역사상 가장 큰 프로젝트를 목격하고 있다. 4개 은하단은 하나에 모두 태양의 수백 조 배의 질량을 갖고 있으며 수억 년의 충돌과정을 느린 동작으로 보여주고 있다. 이러한 충돌을 관찰하고 분석하면 최종적으로 우리에게 방대한 구조와 형성과정은 물론 암흑 물질 자체의 오묘한 비밀을 이해하는데 도움을 줄 것이다.”
참고자료: http://www.eso.org/public/news/eso1120/
발표시간: 2011년 6월 24일
정견문장: http://big5.zhengjian.org/articles/2011/6/24/75415.html