【정견뉴스】
제임스 웹 우주망원경(JWST)의 중적외선 파장으로 촬영한 나선은하 사진. 이미지 중심부는 은하핵이 뿜어내는 극도로 밝은 빛으로 구성되어 있다. 은하의 나선팔은 회전하며 은하반으로 뻗어나가는 두 갈래의 빛나는 주황색 기포들로 이루어져 있으며, 은하의 나머지 부분은 회전하는 푸른색 먼지 구름으로 형성되어 있다.
웹 망원경이 최근 발표한 ‘이달의 최우수 이미지’는 천문학계에서 비교적 가까운 거리와 장관을 이루는 관측 특징으로 잘 알려진 막대나선은하 메시에 77(M77)을 조명했다. 이 은하는 고래자리에 위치해 있으며, 지구에서 4,500만 광년 떨어져 있다. 웹 망원경의 중적외선 기기(MIRI)로 촬영한 이 새로운 이미지는 은하의 회전하는 나선팔과 원반 안의 먼지, 그리고 눈부시게 밝은 은하핵을 전례 없는 방식으로 부각했다.
M77 은하의 중심부는 고온의 가스로 가득 찬 조밀한 영역으로, 그 밝기가 은하의 나머지 부분을 모두 합친 것보다 훨씬 뛰어날 뿐만 아니라 웹 망원경 카메라의 집광 능력을 초과할 정도다. 이는 M77 중심에 있는 초대질량 블랙홀에 의해 에너지를 공급받는 활동은하핵(AGN)으로, 이 블랙홀의 질량은 태양의 800만 배에 달한다. 은하 중심 영역의 가스는 강력한 중력의 작용으로 블랙홀 주변을 고속으로 조밀하게 공전하며, 블랙홀 주위에서 충돌하고 가열되면서 거대한 복사를 방출한다.
M77 중심에서 바깥으로 방사되는 밝은 주황색 선들은 사실 은하 자체의 구조적 특징이 아니다. 이는 망원경의 광학 설계로 인해 발생하는 회절 스파이크(diffraction spike)라는 왜곡 현상이다. 이 현상은 분해되지 않은 활동은하핵(AGN)에서 나오는 강렬한 빛이 웹 망원경의 육각형 거울 가장자리와 부경(副鏡 Secondary Mirror)을 지탱하는 지지대 근처에서 미세하게 꺾이면서(‘회절’) 형성된다. 이 독특한 육각 및 이각 패턴은 웹 망원경이 촬영한 어떤 이미지에서나 동일하게 나타난다. 회절 스파이크가 나타나려면 광원이 매우 밝고 고도로 집중되어야 하므로 주로 항성에서 가장 흔하게 볼 수 있다. 하지만 M77과 같은 일부 은하에서는 그 중심핵이 충분히 밝고 조밀하여 회절 스파이크를 발생시키기도 한다.
M77은 뚜렷하게 관측되는 활동은하핵(AGN)뿐만 아니라, 풍부한 별 형성 활동으로도 유명하다. M77의 근적외선 이미지는 가시광선 이미지에서는 관측할 수 없었던 중심 영역을 가로지르는 막대 구조를 드러냈다. 이 막대 구조는 ‘스타버스트 고리’로 불리는 밝은 고리 모양의 영역에 둘러싸여 있으며, 이 고리는 M77의 두 나선팔 안쪽 끝부분에 의해 형성된다. 은하 내의 스타버스트 영역은 통상적으로 극히 높은 별 형성률을 보인다. 이 스타버스트 고리의 직경은 6,000광년이 넘으며 강렬하고 광범위한 별 형성 활동을 나타내고 있는데, 이미지에서는 고리 주변의 밀집된 주황색 기포들이 선명하게 확인된다. M77이 지구와 상대적으로 가깝기 때문에 이 스타버스트 고리는 이러한 현상을 연구하는 매우 전형적인 사례로 꼽힌다.
활발한 나선은하로서 M77의 은하원반은 가사와 먼지로 가득 차 있으며, 이들은 별 형성의 산물이자 미래에 별을 형성할 연료가 된다. 웹 우주망원경의 MIRI는 은하 내 성간 먼지 입자가 방출하는 장파장의 빛을 우리에게 보여주며, 그림에서는 푸른색으로 표시된다. 이 먼지들은 연기 모양으로 회전하는 섬유상 구조(필라멘트)로 이루어진 거대한 소용돌이를 형성하고 있으며, 섬유상 구조 사이에는 공동(空洞)이 존재한다. 아울러 새로 형성된 성단에 의해 깎여 나간 빛나는 주황색 기포들도 선명하게 보이며, 이들은 은하의 나선팔을 따라 뻗어 있다.
웹 망원경의 다소 집중된 시야 너머에는 M77의 나선팔들이 수천 광년에 걸쳐 뻗어 있는 희미한 수소 가스 고리로 수렴하며, 그곳에서는 더 많은 별 형성 활동이 진행되고 있다. 거대하고 희박한 수소 가스 가닥들이 이 고리를 가로질러 성간 공간으로 뻗어나가 은하를 둘러싼 최외각층을 형성한다. 이 가닥들의 모양이 마치 촉수처럼 보이기 때문에 M77은 ‘오징어 은하(Squid Galaxy)’라는 별칭으로도 불린다.
자료출처: https://esawebb.org/images/potm2604a/
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/302791