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우주 이야기 325 - 우주의 거대 쓰나미



(우주의 거대 충격파. 전파 망원경 이미지.  A radio image highlighting the shock wave (seen here as the bright arc running from bottom left to top right) in the 'Sausage' merging cluster, made using the Giant Metrewave Radio Telescope. The shock wave was generated 1 billion years ago, when the two original clusters collided, and is moving at a very high speed of 9 million kilometres per hour.
Credit: Andra Stroe)
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 우주에서는 인간의 상식으로는 가늠하기 어려운 크기의 사건들이 발생할 수 있습니다. 최근 천문학자들은 거대한 우주 쓰나미(Giant Cosmic tsunami)라고 불릴 만한 현상을 발견했습니다. 물론 그 원인은 지구에서 발생하는 쓰나미와 다르지만, 거대한 충격파가 만드는 별과 물질의 파도는 인간의 상상을 뛰어넘는 수준입니다. 왜냐하면 폭이 수백만 광년에 달하는 거대 충격파가 시속 900만km의 속도로 움직이고 있기 때문이죠. 
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​ 네덜란드의 레이덴 천문대(Leiden Observatory)의 앙드라 스트로에(Andra Stroe)와 데이비드 소브랄(David Sobral)은 ‘영국왕립천문학회월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 에 발표한 논문에서 이 내용을 발표했습니다. 

 이들은 아이작 뉴튼 및 윌리엄 허셜 망원경, 스바루 망원경, 켁 망원경, CFHT 등 다수의 관측 장비를 이용해서 지구에서 23억 광년 떨어진 은하단 CIZA J2242.8+5301을 관측했습니다. 은하단은 수천개 이상의 많은 은하들이 모인 집단으로 때때로 서로 충돌과 합체를 통해 더 거대해집니다. 은하단 CIZA J2242.8+5301 역시 최근 다른 은하단과의 충돌 및 합체 과정에 있는데, 이 과정에서 거대한 충격파가 발생합니다.

 연구팀은 이 충격파가 은하들에 어떤 영향을 미치는지 생생하게 관측했습니다. 본래 오래된 은하들은 활발하게 별을 생성하지 않습니다. 나이가 들면 성장을 멈추는 것과 같이 은하 역시 시간이 지나면 더 성장을 하지 않는데, 우주에는 이런 정적인 은하가 대부분입니다. 

 하지만 이런 대규모 충돌은 은하들에 새로운 활력을 부여할 수 있습니다. 지구의 쓰나미가 많은 생명을 앗아가는 것과는 반대로 거대한 우주 쓰나미는 성간 가스의 농도를 높여 새로운 별을 탄생시킵니다. 일단 가스의 밀도가 높아지면 자체 중력으로 뭉치면서 덩어리가 커지고 마침내 임계 질량에 도달하면 핵융합 반응이 일어나면서 새로운 별이 되는 것입니다. 

 천문학자들은 망원경을 통해서 이 은하단에 있는 콤마 모양 은하(comatose galaxies)가 새롭게 회춘해서 수많은 별을 탄생시키는 모습을 관측할 수 있었습니다. 이 별 가운데는 태양의 수십 배가 넘는 많은 질량을 가져서 짧은 시간 이내로 초신성 폭발을 일으켜 이미 사라진 것들도 존재합니다. 그 빈자리에는 블랙홀과 중성자별이 남겠죠. 물론 이 초신성 폭발 역시 우주 쓰나미보단 작지만 거대한 충격파를 만들어 주변에 새로운 별이 탄생하는 것을 돕습니다. 
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 이 거대한 우주 쓰나미를 통해서 이미 수많은 별이 탄생하고 일부는 이미 폭발해서 생을 마감했을 것입니다. 천문학자들의 추산으로는 이 충격파는 10억년전 충돌로 발생한 것이라고 합니다. 아마도 이렇게 생겨난 별 가운데는 태양 같은 별과 지구 같은 행성이 무수히 존재하겠죠. 지구에서 봤을 때는 한 장의 사진에 불과하지만 어쩌면 그 안에는 또 무수히 많은 새로운 세상들이 존재할 것입니다.  
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 참고
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Journal References:

  1. Andra Stroe, David Sobral, William Dawson, M. James Jee, Henk Hoekstra, David Wittman, Reinout J. Van Weeren, Marcus Brüggen And Huub J. A. Röttgering. The rise and fall of star formation in z ∼ 0.2 merging galaxy clusters. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2015 DOI: 10.1093/mnras/stu2519
  2. David Sobral, Andra Stroe, William A. Dawson, David Wittman, M. James Jee, Huub Röttgering, Reinout J. Van Weeren And Marcus Brüggen. MC2: boosted AGN and star formation activity in CIZA J2242.8 5301, a massive post-merger cluster at z = 0.19. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2015 DOI: 10.1093/mnras/stv521
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