막대나선은하의 막대 구조 및 역동적인 가스의 움직임과 분포를 학자들이 규명했다. 차세대 심우주 관측 장비 제임스웹우주망원경과 지상의 알마(ALMA) 전파망원경군 조합을 통해 초기 우주의 젊은 나선은하도 막대 구조를 가졌음이 처음 입증됐다. 일본 국립천문대(NAOJ)
sputnik.kr
막대나선은하의 막대 구조 및 역동적인 가스의 움직임과 분포를 학자들이 규명했다. 차세대 심우주 관측 장비 제임스웹우주망원경과 지상의 알마(ALMA) 전파망원경군 조합을 통해 초기 우주의 젊은 나선은하도 막대 구조를 가졌음이 처음 입증됐다.
일본 국립천문대(NAOJ) 및 나고야대학, 시즈오카대학 공동 연구팀은 약 111억 년 전 초기 우주의 젊은 막대나선은하 J0107a의 관측 보고서를 22일 국제 학술지 네이처(Nature)에 게재했다.
J0107a를 추적 관찰해 온 연구팀은 초기 우주에 존재한 이 은하가 현존하는 막대나선은하들과 상당히 비슷한 구조일 가능성을 떠올렸다. 아울러 이 은하는 여전히 활발하게 별을 생산할 것으로 연구팀은 추측했다.
J0107a 은하를 각각 제임스웹우주망원경(왼쪽)과 알마 망원경군이 잡은 이미지. 왼쪽 사진 아래 2개의 광구는 근거리에 있는 천체다. 은하의 막대 구조는 시계방향으로 회전하며, 대량의 가스로 인해 우리은하 대비 300배 활발한 별 형성 활동이 진행된다. 「사진=NAOJ 공식 홈페이지」
조사를 이끈 NAOJ 황 슈오 연구원은 “우주 탄생 후 수십억 년에 이르는 초기 우주에는 현존하는 은하의 수백 배 많은 별을 형성하는 괴물 은하가 존재했다”며 “이런 은하는 거대 타원은하로 성장한다고 여겨져 왔지만 제임스웹우주망원경의 적외선 관측을 통해 막대 구조를 가졌음이 밝혀졌다”고 말했다.
이어 “제임스웹우주망원경은 높은 해상도를 자랑하지만 적외선 장비의 특성상 은하 내부 가스의 운동까지는 자세히 알아보기 어려웠다”며 “활발한 별 형성의 메커니즘을 규명하기 위해 알마 전파망원경을 활용한 교차 관측에 나섰다”고 덧붙였다.
우리은하를 포함한 막대나선은하는 막대 구조를 휘감은 가스와 먼지에 의한 별 형성 활동이 특징이다. 「사진=NASA 공식 홈페이지」
연구팀은 알마 전파망원경군 관측을 통해 J0107a 은하 내 가스의 운동을 잡아냈다. 성간 분자에서 방출되는 전파를 분석한 결과, 이 은하와 현존하는 막대나선은하의 구조, 가스 분포, 운동은 흡사한 반면 별의 생산 속도는 확연하게 달랐다.
황 슈오 연구원은 “J0107a의 막대 구조 속 가스의 비율은 현재 은하의 몇 배에 달하며, 초속 수백㎞의 가스 흐름이 반경 2만 광년에 걸쳐 휘몰아친다”며 “이 가스의 일부가 은하 중심에 가라앉아 무수한 별이 탄생했다”고 언급했다.
제임스웹우주망원경에 의한 발광적외선은하 VV114 내부의 J0107a 관측 이미지(왼쪽). 오른쪽 이미지는 J0107a를 잡아낸 제임스웹우주망원경, 알마 전파망원경의 이미지를 합친 결과물이다. 「사진=미 항공우주국(NASA)·유럽남천천문대(ESO)·NAOJ 공식 홈페이지」
연구원은 “이번 관측으로 얻은 가스의 상세한 분포와 운동 등 정보는 막대나선은하의 기원에 한 발 다가가게 해줬다”며 “보편적인 은하의 막대 구조의 형성과 진화를 규명하는 데 중요한 자료”라고 강조했다.
은하의 형성과 진화는 가스의 흐름과 밀접하게 관련됐다. 연구팀은 태양계가 속한 우리은하도 막대나선은하라는 점에서 이번 관측 결과는 태양계의 탄생과 진화를 이해할 열쇠라는 입장이다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
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