Translate

2015년 7월 22일 수요일

우주 이야기 352 - 죽은 은하를 잡고 있는 유령



(콤마 은하단. The Coma Galaxy Cluster is a massive cluster of galaxies in the constellation Coma Berenices. Each point of light in this image may look like a star but in fact they are, mostly galaxies. With over 650 galaxies in the cluster, Abell 1656 is one of the densest collections of galaxies in the entire sky. Credit: Greg Parker, New Forest Observatory )


(죽은 은하의 생성 원리. This artist's impression of the 'quenching' process shows how a normal blue (star-forming) galaxy lost its gas while falling into the Coma Cluster very early on in its formation. Credit: Cameron Yozin, ICRAR/UWA )

 은하에도 사람처럼 젊은 시기와 늙은 시기가 존재합니다. 우주의 탄생인 빅뱅 직후 형성된 은하는 별은 적고 가스는 많은 상태입니다. 따라서 내부에서는 젊은 별이 수없이 형성되고 밖에서는 주변의 가스와 다른 은하를 흡수하면서 점차로 더 크게 성장하게 되겠죠.

 그러나 생자필멸의 원리는 은하에도 작동합니다. 인간과는 비교도 안 되게 오랜 삶을 살아가지만, 별의 재료가 되는 가스가 소진되면 은하도 늙기 시작하는 것이죠. 새로 형성되는 별은 없고 기존의 별이 늙어가면서 점차 붉은색의 노쇠한 은하가 되는데, 이 단계에 이르면 사실상 죽은 은하(dead galaxy)나 다름 없습니다.

 지구에서 3억 광년 떨어진 콤마 은하단(Coma galaxy cluster)에는 이런 죽은 은하들이 다수 존재합니다. 다만 이를 관측하던 지구의 과학자들은 이 은하들은 구성을 보고 깜짝 놀라게 되는데, 아무리 죽은 은하라지만 너무 별이 적었기 때문이죠. 별의 수명을 고려하면 아무리 별이 없다고 해도 질량이 작은 별을 중심으로 꽤 오래살아남아야 합니다. 하지만 이 은하들은 별의 숫자가 너무 적었습니다.  

 이렇게 별이 적다면 사실 은하는 유지될 수가 없고 산산조각이 나야 정상입니다. 하지만 과학자들은 이 은하들이 우리의 눈에 보이지 않는 암흑 물질을 통해서 형태를 유지하고 있다는 사실을 발견했습니다. 이 죽은 은하들은 사실 수소같이 우리가 알고 있는 물질의 비중은 1%에 지나지 않지만 99%에 달하는 암흑 물질을 통해서 그 형태를 유지하고 있었던 것이죠. 솔직히 말하면 이 이야기는 앞서 언급한 적이 있습니다. 



 국제 전파 천문학 연구 센터(ICRAR: International Centre for Radio Astronomy Research) 소속의 캐머런 요진(Cameron Yozin)과 그의 동료들은 이런 독특한 은하가 생긴 이유를 연구했습니다. 이들은 지름 2,000만 광년에 이르는 콤마 은하단의 진화를 시뮬레이션으로 재현했습니다.

 이에 따르면 콤마 은하단 내의 초기 은하는 보통의 은하들과 비슷하게 진화했습니다. 그러나 은하가 점차 성장하던 도중 콤마 은하단 중앙에 있는 거대 가스의 중력에 의해 내부의 수소 가스를 대부분 빼앗긴 것으로 추정됩니다. 따라서 이 사건 이후 은하들은 새로운 별을 생성하지 못하는 죽은 은하가 되었지만, 은하의 형태를 유지하는 데 필요한 중력을 제공하는 암흑 물질 때문에 은하 자체는 살아남아 일종의 좀비 은하가 되었던 것이죠.

 연구팀은 이와 같은 일이 70억 년 전 발생했다고 보고 있습니다. 가스를 뺏긴 후 이 은하들은 영겁의 세월을 새로운 별의 탄생 없이 그대로 늙어온 것이죠. 그리고 이 죽은 은하를 사라지지 않게 잡아준 유령이 바로 암흑 물질입니다. 

 과학자들은 암흑 물질이 생성하는 중력을 통해서 암흑 물질의 존재를 확신하고 있지만, 이것이 정확히 어떤 물질인지는 모릅니다. 눈에 보이는 물질보다 더 많은 암흑물질의 존재를 알아내는 것은 우주의 미래를 정확히 예측하기 위해서 중요하죠. 앞으로 연구는 계속될 것입니다.    


 참고

댓글 없음:

댓글 쓰기