천문학자들을 궁금하게 만든 은하의 발견_01
<같은 은하의 다양한 이미지. Credits: NASA/JPL/Caltech/SDSS/NRAO/L. Hagen and M. Seibert>

천문학에서는 은하의 종류를 거칠게 3가지로 분류합니다.  1) 나선 은하 2) 타원 은하 3) 불규칙 은하 입니다. 물론 중심에 막대모양 구조물 유무에 따라 혹은 나선의 갯수와 모양, 은하의 질량 등으로 세분화 시킬 수도 있습니다. 뭐가 되었든 은하를 분류하는데 가장 중요한 건 ‘생김새’ 입니다.

그런데 지구로부터 2억 5천만 광년 떨어진 지점에서 발견된 한 은하 때문에 학계는 단순히 눈에 보이는 게 전부가 아니라는 사실을 인지하게 됐습니다.

“은하란 수많은 별들의 집단”

최근 천체물리학 저널에 한 논문이 주목 받았습니다. UGC 1382란 은하에 관한 내용입니다. 이전부터 관측 되었던 은하였는데, 천문학자들은 나이가 많고 크기가 작은 일반적인 은하로만 여겼습니다. 최근 미항공우주국 NASA가 다양한 파장대의 망원경으로 관측을 해보니 원래 알려진 것보다 10배 크며 일반적인 특징과 다른 점이 발견됐습니다.

 

은하 중심과 주변 나이가 역행

여기서 은하의 일반적인 특징이란 은하 중심부의 나이가 많고 바깥으로 갈수록 젊은 별들이 주를 이루는 특성을 가리킵니다. 그런데 UGC 1382 은하는 오히려 은하의 중심부가 더 젊고 오히려 바깥쪽 별들의 나이가 많았습니다.

“UGC 1382의 중심부가 주변의 나선팔보다 더 어립니다. 바깥쪽이 더 늙은 별들로 이루어져 있고 안쪽이 더 젊은 별들로 이루어져 있습니다.” – Seibert (연구참여 대학원생)

캘리포니아주 패서디나의 카네기 관측소 연구자인 마크 세이버트 박사는 “우주 외딴 곳에서 혼자 태어나고 자랐기 때문에 독특한 특징을 갖는다” 라고 분석했습니다. 이 은하 주변에 존재하며 중력으로 괴롭혔을 친구 은하들이 없다는 배경에서입니다.

은하의 중심부와 바깥부분이 독자적으로 진화하고 한번에 합쳐진 거라는 추측도 나옵니다. 각 부분이 고유의 역사를 갖고 진화해온 거라는 분석입니다.

 

나선팔이 있다

그는 펜실베니아 주립대학교 대학원생 한 명과 이 은하를 우연히 발견했다고 말했습니다. 그들은 본래 타원 은하에서 새로운 별이 태어나는 지점을 찾고 있었습니다. 타원 은하는 나선 은하처럼 별들이 같은 방향으로 돌지 않습니다. 미식축구공처럼 타원형을 띱니다. 대체적으로 늙은 은하라고 여겨지죠.

천문학자들은 처음에는 UGC 1382가 타원은하라고 생각했습니다. 그런데 NASA의 갈렉스 자외선 망원경(Galaxy Evolution Explorer : GALEX)이 촬영한 이미지를 자세하게 들여다 보니 보이지 않던 은하의 어두운 곳에서 빛이 보이기 시작했습니다. 가시광선 영역에서 보이지 않던 나선팔이 자외선 관측에서는 은하 저편까지 뻗어 있는 모습이 보였다는 겁니다. 눈에 보이는 것보다 더 멀리까지 나선팔이 있을 것이라고는 아무도 예측을 못했습니다. 사실 타원은하라 여겨졌기 때문에 나선팔의 존재를 애초 고려하지도 않았던 겁니다.

UGC 1382 은하의 나선팔에는 낮은 밀도의 가스들이 존재합니다. 넓은 지역에 적은 가스가 퍼져있고 그래서 밀도가 낮습니다. 새로운 별이 생성되기 어려운 이유입니다. 이러한 새로운 관측과 분석은 천문학자들이 UGC 1382 은하가 어떻게 태어났는지 연구하는 새로운 도전과제를 던져줬습니다.

 

크다

UGC 1382 폭은 72만 광년 정도이며 우리 은하보다 7배나 큽니다. 지금까지 우리가 찾은 우주에 나홀로 살고 있는 은하 중 가장 큰 편에 속합니다. 우리 은하와 같은 나선팔을 가지고 있는 나선 은하입니다.

연구자들은 SDSS(Sloan Digital Sky Survey), 2MAss(Two Micron All-Sky Survey), WISE(Wide-field Infrared Survey Explorer), VLA(Very Large Array) 등 전천후 망원경 탐사 프로젝트의 이미지와 대형 망원경의 이미지 또한 분석했습니다. 자외선 관측 데이터로 눈에 보이지 않던 구조를 찾았기 때문에 더 선명한고 정교한 가시광선 데이터와 적외선, 전파 등을 이용하면 새로운 은하형성 모델을 만들 수 있지 않을까 하는 아이디어 때문이었습니다.

이웃집과학자의 분석으로는 초기에 가스와 암흑물질이 풍부한 작은 은하가 있었고 근처에 렌즈형 은하가 빙글빙글 돌며 존재했을 것으로 보입니다. 30억년 전, 가스가 풍부했던 작은 은하가 빙글빙글 돌던 은하에 풍덩 빠졌고 이때 나선팔이 만들어지며 하나의 은하로 안정화 되었을 가능성이 큽니다. 이런 은하들이 분명 더 존재할 것으로 추정됩니다. 지속적인 연구가 필요한 시점입니다.

원문: Tony Greicius

본 기사는 미항공우주국 나사(NASA)의 원문을 참고했습니다.

이웃집과학자(ceo@scientist.town)