+ 우리은하의 총질량은 태양 질량의 8,900억 배 / '맘보-9' 은하 정체는?

 

 

 

[아하! 우주]

우리은하의 정확한 총질량은 태양 질량의 8900억 배

입력 : 2019.12.16

▲ 위에서 본 우리은하 상상도. 전형적인 막대 나선은하로 지름이 약 10만 광년이다.

약 4000억 개의 별들이 있는 것으로 추산된다. 지구는 중심에서 약 3분의 2쯤 떨어진 

가장자리에 있다. 출처=NASA/JPL-Caltech/ESO

우리 은하계의 총질량은 얼마나 될까? 우리은하 질량이 태양 질량의 약 8900억 배에 이른다는 초정밀 측정값이 밝혀졌다. 이를 미터법으로 나타내면 1.8 × 10^42제곱㎏이 된다. 곧, 1 뒤에 0이 42개나 붙는'1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000'이다. 코끼리로 치면 60억 마리의 10억 배의 10억 배가 되고, 지구로 치면 296×10^42제곱 개가 된다.

우리은하의 질량을 측정하는 것은 그 안에 우리가 살고 있다는 이유로 인해 몇 가지 특이한 어려움이 따른다. 은하를 저울 위에다 올려놓을 수가 없기 때문에, 과학자들은 은하의 중력과 별들의 상호작용을 추적함으로써 은하 천체의 질량을 측정하는 방법을 취한다. 예컨대, 은하 중심을 공전하는 별들의 움직임을 측정하면 우리 은하 전체의 질량을 알아낼 수 있다는 말이다.

충분히 강력한 망원경을 가지고 있다면 안드로메다 은하 전체를 관측하기란 어렵지 않은 일이지만, 우리은하는 대부분이 우리 시야에 잡히지 않는다는 데 문제점이 있다. 우리와 가까운 별들과 우주 먼지 등이 멀리 떨어진 별들을 우리 시야로부터 차단하기 때문에 연구자들은 보다 정교한 기법과 통계적 방법을 사용하여 우리은하의 움직임과 외부에서 보이는 모습을 추론해야 한다. 또한, 우리의 태양계는 우리은하 안에서 특이한 방식으로 움직이고 있기 때문에 연구자들은 측정에서 이를 반영하고 보정해야 한다.

새로운 연구는 두 가지 주요 데이터 편집에 의존했다. 이 정보는 성간 가스, 별, 기타 물질이 우리은하의 다른 부분에서 어떻게 움직이는지를 보여준다. 과학자들은 이것을 사용하여 은하가 실제로 얼마나 무거운지를 나타내는 ‘회전 속도 곡선’을 만들 수 있다.

▲ 우리 은하의 중심부를 관측하는 망원경.(사진=유리 벨레츠키/ESO)

“우리은하의 원반은 회전하지만 균일하지는 않다”고 전제한 임페리얼 칼리지 런던의 천체물리학자인 파비오 이오코 공동저자는 “은하 중심으로부터 다른 거리에 있는 물체들은 그 중심을 다른 속도로 돌고 있다”며 “이 회전하는 힘은 은하 원반의 각 지점에서 은하의 중력과 균형을 이루어야 하며, 그렇지 않으면 은하계 자체가 조각나서 은하 간 우주공간으로 갈가리 찢겨져나갈 것”이라고 설명했다.

이오코는 “중심에서 서로 다른 거리에 있는 두 물체에 대해 측정할 경우 거리가 멀어질수록 정확한 질량의 추정치를 얻을 수 있다”면서 “따라서 총질량 뿐만 아니라 질량 분포도 알아낼 수 있다”고 밝혔다.

물론 은하수는 별과 가스뿐 아니라 우리 눈에는 보이는 않는 것으로 구성된다. 거의 모든 은하들과 마찬가지로 우리은하의 대부분은 보이지 않는 암흑물질의 헤일로에 갇혀 있는데, 이 암흑물질은 우리가 직접 관찰할 수 있는 천체물리학적 물체를 형성하지 않지만, 중력에는 영향을 미치는 존재이다.

이번 연구에서 연구자들은 암흑물질의 질량이 태양 질량의 약 8300억 배, 은하계 전체 질량의 약 93%에 해당한다는 사실을 발견했다. 연구원들은 이 결과를 은하의 질량을 측정하기 위한 과거의 측정치와 비교한 결과, 대체로 일치한다는 결론을 얻었다. 새 연구는 출판 전 논문을 게재하는 웹사이트 아카이브(arXiv)에 월요일 (12월 9일) 발표되었다.

[출처: 서울신문에서 제공하는 기사입니다.] 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20191216601001&section=&type=daily&page=

10년 만에 밝혀낸 '맘보-9' 정체는 130억년 전 대형 은하

송고시간 | 2019-12-16 10:52

먼지로 가득한 별 공장…직접 관측 대형 은하로는 가장 멀어

별 공장을 가진 먼지로 가득한 '맘보-9' 은하 상상도

[NRAO/AUI/NSF, B. 삭스턴 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 10년 전 밤하늘에서 포착돼 '맘보-9'로 명명된 빛이 약 130억 광년을 여행해온 아주 먼 은하의 것으로 밝혀졌다.

이 은하는 우주의 별 공장 역할을 하는 먼지로 가득한 대형 은하 중 중력렌즈 도움 없이 직접 관측된 것으로는 가장 멀리 있는 천체로 기록됐다.

미국 국립전파천문대(NRAO)에 따르면 오스틴 텍사스대학의 천문학 조교수 케이틀린 케이시 박사가 이끄는 연구팀은 칠레 북부 아타카마 사막에 있는 전파망원경 배열인 '아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터집합체'(ALMA)를 이용해 맘보-9를 관측한 결과를 '천체물리학저널'(The Astrophysical Journal) 최근호에 발표했다.

맘보-9는 논문 공동 저자인 디에고 포르탈레스 대학의 마누엘 아라베나 부교수가 독일 대학에서 박사과정을 밟을 때 스페인에 있는 유럽 국제전파천문학연구소(IRAM)의 지름 30m 망원경의 막스-플랑크 밀리미터 방사계(MAMBO·MAx-planck Millimeter BOlomter)로 처음 포착했다.

그러나 다른 망원경을 통해서는 관측되지 않아 빛의 정체를 밝혀내기는커녕 실제 존재하는지조차 의문시됐다.

연구팀은 ALMA를 이용해 초기 우주에서 먼지로 가득한 별 생성 은하를 찾는데 특화된 탐사 과정에서 맘보-9를 재발견했다.

먼지로 가득한 별 생성 은하는 우리은하가 연간 태양 질량의 3배 비율로 별을 만들고 있는 것과 달리 태양질량의 수천 배에 달하는 비율로 별을 만들고 있다.

우주 초기에는 이런 대형 은하가 없을 것으로 예상됐으나 맘보-9 은하처럼 약 138억년 전 우주의 출발점이 된 빅뱅 이후 10억년 이내에 형성된 대형 은하들이 드물지 않게 발견되고 있다.

연구팀은 특히 맘보-9가 '중력렌즈'의 도움을 받지 않고 관측한 가장 먼 은하라는 측면에서 중요한 의미를 갖는다고 강조했다.

ALMA로 포착한 맘보-9 은하 이미지

[ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), C. 케이시 등; NRAO/AUI/NSF, B. 삭스턴 제공]

중력렌즈 현상은 멀리 있는 은하의 빛이 지구와 가까운 은하나 은하단을 통과하면서 중력에 의해 굴절되어 보이는 것을 지칭하는데, 멀리 있는 천체를 더 쉽게 포착할 수 있게 해주기도 하지만 상을 왜곡해 세부 내용을 파악하기 어렵게도 한다.

맘보-9보다 더 앞선 빅뱅 이후 7억8천만년 만에 생성된 것으로 알려진 대형 은하 'SPT0311-58'도 중력렌즈의 도움을 받아 발견했다.

연구팀은 직접 관측을 통해 맘보-9의 가스와 먼지 질량이 우리은하의 별을 모두 합한 것의 10배에 달하는 것으로 측정했다. 이는 맘보-9이 아직도 별을 활발히 생성 중이라는 것을 나타낸다.

연구팀은 이와 함께 맘보-9가 두 개 파트로 구성돼 있으며, 서로 합병 중에 있다는 것도 밝혀냈다.

케이스 박사는 이번 연구 결과와 관련, "우주 먼지는 보통은 별이 죽었을 때 나오는 것으로 우리는 먼지의 100배에 달하는 별이 있는 것으로 예상한다"면서 "하지만 맘보-9는 그처럼 많은 별을 생성하지 못했는데, 빅뱅 직후에 어떻게 그렇게 많은 먼지를 빨리 생성했는지 규명하고 싶다"고 했다.

미국국립과학재단의 NRAO·ALMA 담당관 조 페세는 "새롭고 더 강력한 기술로 관측하면서 맘보-9과 같은 기대하지 못했던 발견도 이뤄진다"면서 "우주 초기에 이런 대형 은하가 존재했다는 것을 설명하는 것이 어렵기는 하나 이번과 같은 발견은 우주에 대한 이해를 높이고 더 많은 질문을 던지게 해주는 것"이라고 했다.

<저작권자(c) 연합뉴스, eomns@yna.co.kr>2019/12/16 10:52 송고

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