+ 초기 우주 모습 간직…가장 희미한 은하 발견 / ‘강등’당한 별 발견

 

 

 

초기 우주 모습 간직…가장 희미한 은하 발견

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입력: 2016.05.24 11:22

▲ 은하단 MACS2129.4-0741의 모습. 이 은하단 뒤에 가장 희미한 은하가 숨겨져 있었다.

브라닥/허블 우주망원경/W.M.켁 천문대

초기 우주 모습을 간직한 역대 가장 희미한 은하가 발견됐다.

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미국 캘리포니아대학 데이비스캠퍼스(UC데이비스)와 로스앤젤레스캠퍼스(UCLA)의 교수들이 참여한 국제 연구팀이 하와이 W.M.켁 천문대에 있는 천체망원경을 사용해 130억 년 전에 존재했던 가장 희미한 은하를 발견했다고 ‘천체물리학저널 레터’(ApJL) 최신호(5월18일자)에 발표했다.

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이에 대해 이 연구의 공동저자 토마소 트로이 UCLA 물리·천문학부 교수는 “이번 발견으로 ‘우주 암흑기’로 알려진 기간이 어떻게 끝났는지 천문학계의 가장 큰 수수께끼 중 하나를 푸는데 한 걸음 더 나갈 수 있게 됐다”고 말했다.

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연구팀은 ‘중력렌즈’ 효과를 사용해 빅뱅(대폭발) 직후 탄생한 희미한 이 은하를 찾아낼 수 있었다. 중력렌즈 효과는 100년 전 아인슈타인이 일반상대성이론에서 예언한 것으로, 빛이 렌즈에 의해 굴절하는 것처럼 중력에 의해 굴절하는 현상을 말한다.

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이 은하는 MACS2129.4-0741로 알려진 한 은하단 뒤에 숨어 있었다. 은하단은 이번 은하의 이미지를 3개나 만들 수 있을 만큼 거대하다.

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빅뱅 이론에 따르면, 초기 우주는 확장하면서 차가워졌다.

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트로이 교수는 이런 현상이 일어남으로써 양성자들이 전자들을 붙잡아 경수소를 형성했고 초기 우주는 방사선을 안 보이게 만들어 ‘우주 암흑기’가 시작됐다고 설명했다.

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또 “그로부터 몇 억 년이 지난 어느 시기에 최초의 별들이 탄생했고 이 별들은 수소를 이온화할 수 있는 자외선을 생산하기 시작했다”면서 “결국, 충분한 별들이 생겼을 때 이 별들은 은하계 사이의 모든 수소를 이온화할 수 있었고 이제 우리가 보는 초기 우주를 만든 것”이라고 말했다.

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‘우주의 재이온화’로 불리는 이 과정은 약 130억 년 전 일어났다. 하지만 과학자들은 이 과정이 일어날 만큼 별들이 충분히 많았는지 아니면 우주의 가스가 초질량 블랙홀들에 흡수될 때 발생하는 더 특이한 빛에 의한 것인지를 지금까지 알아내지 못했었다.

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이에 대해 트로이 교수는 “현재, 가장 가능성이 큰 추측은 다른 희미한 은하들 역시 그 안에 있는 별들을 중력렌즈 증폭 없이 망원경들로 보면 너무 희미하다는 것”이라면서 “이 연구는 그런 은하들의 존재를 입증하기 위해 중력렌즈 효과를 활용한 것으로 수수께끼를 풀기위한 중요한 단계에 있는 것”이라고 말했다.

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사진=브라닥/허블 우주망원경/W.M.켁 천문대

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나우뉴스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20160524601009&section=&type=daily&page= 

 

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[아하! 우주]

떨어진 계급…항성에서 갈색왜성으로 ‘강등’당한 별 발견

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입력: 2016.05.24 08:57

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▲ 동반성에서 물질을 빼앗는 백색왜성의 개념도.

사진=Rene Breton, 맨체스터대학

인간이 보기에 태양과 같은 별은 영원불멸한 존재로 여겨진다. 태양 같은 별의 수명은 인간과는 비교할 수 없을 만큼 길기 때문이다. 하지만 태양 역시 오랜 세월 후에는 적색 거성으로 커진 후 백색왜성으로 최후를 맞이하게 된다.

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그런데 별의 진화는 생각보다 복잡하게 될 수 있다. 예를 들어 적색 거성으로 진화되기 전 별의 위치에서 강등당하는 경우도 생길 수 있다. 물론 흔한 일은 아니지만, 불가능한 일도 아니다.

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사우샘프턴대학의 과학자들은 지구에서 730광년 떨어진 J1433이라는 희미한 쌍성계를 관측했다. 칠레의 고산 지대에 있는 거대 망원경인 VLT(Very Large Telescope)에 설치된 X 슈터라는 특수 장비를 이용해서 관측한 결과 이 쌍성계는 갈색왜성 하나와 매우 가까운 거리에 있는 백색왜성으로 이뤄져 있었다.

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갈색왜성은 흔히 실패한 별이라고 불린다. 그 이유는 태양질량의 0.08배 수준으로 질량이 적어서 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지할 수 없기 때문이다. 중수소 등을 이용한 핵융합 반응은 가능한데, 생성되는 에너지가 적어 매우 어둡다.

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J1433의 갈색왜성은 지금은 목성 질량의 60배 정도지만, 백색왜성과의 가까운 거리를 고려할 때 본래 가지고 있던 물질의 90%를 빼앗긴 것으로 보이기 때문이다. 백색왜성이나 중성자별, 블랙홀이 동반성에서 물질을 빼앗는 경우는 흔하지만, 이렇게 높은 비율로 빼앗기는 경우는 드물게 알려졌다.

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본래 J1433은 태양질량의 70% 정도 되는 별과 그보다 큰 동반성으로 구성되었다. 그러나 큰 쪽이 먼저 핵연료를 다 소모한 후 백색왜성으로 변했고 이후 동반성에서 물질을 빼앗아 본래는 태양보다 조금 작은 별이었던 동반성을 갈색왜성으로 만든 것이다. 쉽게 말해 별에서 강등당해 그 아래 등급인 갈색왜성이 된 것이다.

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이렇게 강등당하는 경우는 물론 흔한 경우가 아니지만, 별의 진화가 우리가 상상하는 것 이상으로 다양하게 일어날 수 있음을 보여주는 좋은 사례다.

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사진=Rene Breton, 맨체스터대학

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나우뉴스 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

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