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우주의 아름다운 순간 : 월간 우·아
"기존에는 보이지 않았는데"…완벽한 아인슈타인 링 포착한 유클리드 코스모스토리 속 우주의 아름다운 순간을 모아 전해드리는 '월간 우·아'입니다.인류는 오랜 시간 우주를 탐구하면서 다양한 발견을 했습니다.망원경으로 포착한 광활한 우주공간 속 놀라운 결과물을 모아 매달 소개합니다.
1.과거에는 보이지 않던 은하 NGC 6505의 주변을 동그랗게 비추는 아인슈타인 링이 유클리드 우주망원경 관측으로 새롭게 발견됐습니다.
2.황소자리 구름 속 아기별에서 뿜어내는 제트와 그 주변 성운처럼 같은 먼지구름으로 보이는 '허빅-아로 30'에 대한 관측 이미지가 유럽우주국 이달의 사진으로 선정됐습니다.
3.예일대 대학원생이 우연히 발견한 황소 눈 은하에는 지금까지 발견되지 않은 9개의 고리가 있었습니다.
1.과거에는 보이지 않던 은하 NGC 6505의 주변을 동그랗게 비추는 아인슈타인 링이 유클리드 우주망원경 관측으로 새롭게 발견됐습니다.
2.황소자리 구름 속 아기별에서 뿜어내는 제트와 그 주변 성운처럼 같은 먼지구름으로 보이는 '허빅-아로 30'에 대한 관측 이미지가 유럽우주국 이달의 사진으로 선정됐습니다.
3.예일대 대학원생이 우연히 발견한 황소 눈 은하에는 지금까지 발견되지 않은 9개의 고리가 있었습니다.
중력렌즈를 최초로 연구한 물리학자 중 한 사람으로 불리는 오레스트 다닐로비치 흐볼손(Орест Данилович Хвольсон,~1934.5.11)은 지난 1924년 과학 학술지 '아스트로노미셰 나흐리히텐(Astronomische Nachrichten)'에서 중력렌즈와 관련한 논문을 발표했습니다.
중력렌즈는 질량을 가지고 있는 물체는 그 크기에 따라 시공간을 왜곡해 마치 돋보기처럼 빛을 증폭·회절시키는 현상입니다.그의 논문은 빛을 내는 광원과 빛을 왜곡시키는 렌즈,그리고 관찰자가 완벽한 일직선에 정렬했을 때 중력에 의한 '후광 효과'가 나타난다고 설명했습니다.
이 현상은 12년 뒤 앨버트 아인슈타인의 '중력장에서 빛의 편차에 의한 별의 렌즈와도 같은 작용(Lens-Like Action of a Star by the Deviation of Light in the Gravitational Field)' 논문이 발표되면서 '아인슈타인 링'으로 불리기 시작했습니다.
아인슈타인 링은 은하 A와 배경은하 B,카지노 5회지구가 완벽한 일직선이 될 때입니다.은하 A의 중력으로 뒤에 존재하는 은하 B의 빛이 휘어져 지구에서는 은하 A를 가운데 두고 고리처럼 휘감기는 모양으로 관측됩니다.지구와 은하의 각도가 조금만 어긋나도 고리의 모습이 바뀌기 때문에 완전한 고리의 모습을 한 천체는 희귀합니다.
논문 발표 당시 아인슈타인은 매우 희귀한 현상이기 때문에 사실상 관측이 불가능할 것이라고 생각했습니다.하지만 천문 관측 기술이 발달하면서 이론상으로만 존재한다고 믿어온 이 신비로운 우주 현상이 발견되기 시작했습니다.
최근 달 뒤편 라그랑주 2점에서 관측을 진행 중인 유클리드 우주망원경은 지구에서 5억 9천만 광년 떨어진 NGC 6505에서 기존에는 보이지 않던 천체 주변을 동그랗게 원을 그리며 빛나는 아인슈타인 링 현상을 새롭게 발견했습니다.
NGC 6505는 지난 1884년에 확인했지만 아인슈타인 링은 이번에 처음 발견했습니다.유럽우주국(ESA)은 배경 은하가 지구에서 약 44억 2천만 광년 떨어져 있고 NGC 6505의 중력에 의해 왜곡된 빛이 지구에 도달한 것이라고 전했습니다.
지금까지 발견된 아인슈타인 링 현상은 백여 건에 달하지만,이번 발견이 특별한 이유는 지구에서 가장 가까운 곳에서 발견된 천체라는 점입니다.
유클리드는 우주의 암흑물질과 암흑에너지의 분포를 측정하기 위해 지난 2023년 우주로 발사했고 지구권에서 바라본 우주의 1/3을 수년 내 관측한다는 미션을 가지고 있습니다.
기존에 보이지 않았던 아인슈타인 링이 이번에 관측된 건,가시광선과 근적외선으로 관측하는 유클리드의 놀라운 해상력 덕분입니다.약 6억 화소의 가시광선 카메라는 허블보다 200배 넓은 시야각을 가지고 있고 지상의 천체망원경 대비 약 4배 이상의 선명합니다.현재 10% 미만의 진행률을 보이는바,앞으로 관측이 계속될수록 놀라운 발견 또한 계속될 것으로 전망합니다.
우주에 꼬치가?…측면에서 바라본 행성계 원반
매달 천문 관측 이미지 중 하나를 선정하는 ESA에서는 지난달 4일 지구에서 약 476광년 거리의 황소자리 분자 구름 속 암흑 구름 LDN-1551에 위치한 허빅-아로 천체 30(Herbig-Haro object 30,HH-30) 이미지를 이달의 사진으로 선정했습니다.
허빅-아로 천체는 아기별에서 분출된 '제트'가 주변 가스 구름에 충돌해 생성된 빛을 방출하는 작은 성운 모양의 천체를 말합니다.제트는 천체의 회전축을 따라 물질이 방출되는 현상으로 보통 천체 주변에 형성된 강착원반과 동역학적 상호작용에 의해 발생합니다.
1940년대 이 천체들을 분석했던 천문학자 조지 허빅(George Herbig)과 길레르모 아로(Guillermo Haro)의 이름을 따서 허빅-아로 천체라고 부릅니다.
이 유형의 천체는 지금까지 500개 이상 알려져 있습니다.하지만 우주에선 아주 일부분일 뿐,천문학자들은 우리은하 내에서만 HH천체가 약 15만 개가량 존재할 것으로 예상합니다.
HH-30은 비교적 생성초기에 발견된 천체로 납작한 형태의 원반으로 보이는 '측면형 원시 행성계 원반(edge-on protoplanetary disk)' 형태입니다.원반을 구성하는 먼지는 가시광선에 불투명하기 때문에 별의 실제 모습은 볼 수 없지만,이 형태의 천체는 먼지 입자의 움직임을 파악하는 데 유리해 천문학자들의 관심을 받고 있습니다.
국제 천문학자 팀은 제임스웹 우주망원경으로 HH-30을 관측했고 그 데이터를 앞서 허블우주망원경과 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리비터 배열(The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA) 전파망원경으로 관측한 데이터와 비교해 HH-30의 원반을 연구했습니다.
우선 ALMA의 장파장 데이터는 원반 중앙의 좁은 영역에 있는 밀리미터 크기의 먼지 입자의 분포를 보여줍니다.이어 제임스웹의 적외선 데이터는 밀리미터보다 더 작은 100만 분의 1미터에 불과한 아주 작은 먼지 입자의 분포를 나타냅니다.
관측 이미지를 살펴보면 입자가 클수록 중앙부에 몰려있고 작을수록 주변부까지 퍼져 나간 것을 알 수 있습니다.비교적 큰 입자를 관측한 ALMA의 경우 먼지가 가운데에 밀집한 것으로만 관측됐지만 제임스웹으로 관측한 결과물에선 작고 가벼운 입자들이 훨씬 넓은 지역에 고르게 분포하고 있는 것을 알 수 있습니다.
이 먼지들은 입자의 크기에 따라서 먼지층을 형성하게 됩니다.좁고 밀도가 높은 먼지층에서는 먼지 입자들이 모여 자갈을 형성하고 이들이 모여 결국 행성을 형성하게 될 것입니다.먼지 입자 외에도 이미지의 중간에는 원시별에서 초속 121km로 수직 방출하는 제트의 모습이 뚜렷하게 보이고 제트의 주변부에는 원뿔 모양의 유출물이 둘러싸는 모습을 하고 있습니다.
또한 천체의 왼쪽 아래로는 일부 먼지들이 독특하게 멀리 분포하고 있는 모습을 하고 있습니다.왜 이 부분만 더 넓게 분포돼 있는지는 추가적인 연구가 필요하지만 원시 별빛에 반사된,온라인 포커 토너먼트더 멀리 분포한 먼지이거나 또는 주변 성운의 가스와 먼지일 수도 있겠습니다.
'성난 황소가 노려보는 것처럼'…9개의 고리를 가진 은하의 발견
빨간색만 보면 맹렬하게 달려드는 황소,스페인 투우 경기를 보면 황소는 기세만큼 무서운 눈을 하고 달려듭니다.그 황소의 맹렬한 눈처럼 우주에서 가장 사나운 은하의 모습을 하고 있는 황소 눈(Bullseye) 은하 'LEDA 1313424'는 바라보기만 해도 성난 황소가 매우 화 난 눈으로 쳐다보는 듯합니다.
황소 눈 은하는 우리은하의 2.5배에 달하는 규모의 대형 은하이자 다중 고리 은하의 일종으로 가운데 은하핵을 중심으로 동그란 고리가 은하핵을 감싸는 형태로 구성돼 있습니다.일반적인 고리 은하는 은하핵 주변의 고리가 2~3개 존재하는 데 반해 황소 눈 은하는 주변에 9개의 고리가 존재하는 것이 특징입니다.9개의 고리를 지닌 다중 고리 은하는 황소 눈 은하가 처음입니다.
황소 눈 은하를 발견한 예일 대학의 대학원생 이마드 파샤(Imad Pasha)는 망원경의 관측 이미지를 조사하던 도중 우연히 이 은하를 발견했다고 밝혔습니다.
황소 눈 은하의 고리는 양파처럼 계속 새로운 점이 발견됐습니다.허블우주망원경으로 관측할 당시에는 8번째 고리까지 확인됐지만 하와이에 있는 'W.M.켁 천문대(W.M.Keck)' 천문대의 데이터를 분석하면서 9번째 고리도 확인했습니다.이것은 10번째 고리도 존재할 수 있음을 암시하기도 합니다.
황소 눈 은하에 9개의 고리가 형성된 원인으로는 은하 간 충돌로 인한 것으로 보입니다.약 5천만 년 전,황소 눈 은하의 중심을 청색 왜소은하가 관통했고 그 충격파가 주변에 퍼져나가면서 별과 가스로 구성된 고리가 형성됐습니다.충격파로 생겨난 파동을 통해 안팎으로 이동한 물질들이 새로운 별을 형성하며 고리를 구성했고,이는 물결의 파장처럼 오래됐을수록 더 멀고 크게 형성됐습니다.
공동 연구 저자인 예일대학교 피터 G 반 도쿰 교수는 "(황소의 눈 은하는 우연히 발견됐지만) 앞으로 차세대 우주망원경인 낸시 그레이스 로만 우주망원경이 활약을 시작한다면 흥미로운 천체의 발견이 더 쉬워질 것"이라고 설명했습니다.
놀라운 관측은 앞으로도 계속 됩니다.경이로운 우주의 다양한 모습은 매달 새롭게 공개됩니다.
우리 눈에 보이는 가시광선의 파장을 넘어 적외선과 X선까지 활용해 우리은하와 그 너머에 존재하는 우주 끝자락 원시 은하까지 천문학자들의 관측은 계속됩니다.한달 뒤 우리는 또 어떤 신비로운 모습을 보게 될까요.우주의 아름다운 순간,'월간 우·아' 다음 달에 다시 찾아뵙겠습니다.
우리 눈에 보이는 가시광선의 파장을 넘어 적외선과 X선까지 활용해 우리은하와 그 너머에 존재하는 우주 끝자락 원시 은하까지 천문학자들의 관측은 계속됩니다.한달 뒤 우리는 또 어떤 신비로운 모습을 보게 될까요.우주의 아름다운 순간,'월간 우·아' 다음 달에 다시 찾아뵙겠습니다.
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