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2017년 5월 5일 금요일

우주 이야기 650 - 은하단의 충돌 흔적을 관측하다.



(This X-ray image of the hot gas in the Perseus galaxy cluster was made from 16 days of Chandra observations. Researchers then filtered the data in a way that brightened the contrast of edges in order to make subtle details more obvious. An oval highlights the location of an enormous wave found to be rolling through the gas.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center/Stephen Walker et al.)


 종종 우주에서 일어나는 현상은 인간의 눈으로는 볼 수 없는 영역에서 일어나고 있습니다. 뜨거운 가스에서 나오는 X선이 그 대표적인 파장으로 나사의 찬드라 X선 위성은 이 영역에서 우주의 신비를 밝히고 있습니다. 


 지구에서 2억4천만 광년 떨어진 페르세우스 은하단 (Perseus galaxy cluster)은 지름이 1100만 광년에 이르는 거대한 은하단으로 그 중심에 있는 NGC 1275 은하의 중심 블랙홀이 강력한 제트를 뿜어내면서 주변을 밝히고 있습니다. 은하단 중심에는 매우 고온의 가스가 존재하는데, 물론 그 밀도는 매우 낮지만, X선 영역에서 보면 거대한 장미를 연상하게 하는 소용돌이 가스의 모습을 확인할 수 있습니다.


 흥미로운 사실은 은하단 중심부 가스가 주변 가스보다 온도가 더 낮다는 것입니다. 물론 중심부 가스도 섭씨 3000만도에 달하는 고온이지만, 주변부는 세배나 뜨겁습니다. 하지만 과학자들의 주목을 끈 독특한 특징은 그것이 아니라 사진에서 흰 색 원 안에 보이는 오목한 구조입니다. 그 지름은 최대 20만 광년에 달합니다. 




(A wave spanning 200,000 light-years is rolling through the Perseus galaxy cluster, according to observations from NASA's Chandra X-ray Observatory coupled with a computer simulation. The simulation shows the gravitational disturbance resulting from the distant flyby of a galaxy cluster about a tenth the mass of the Perseus cluster. The event causes cooler gas at the heart of the Perseus cluster to form a vast expanding spiral, which ultimately forms giant waves lasting hundreds of millions of years at its periphery. Merger events like this are thought to occur as often as every three to four billion years in clusters like Perseus.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center) 


 이 구조에 대한 가장 가능성 있는 설명은 다른 작은 은하단이 지나간 흔적 입니다. 우리 은하계의 수천배에 달하는 질량을 가진 은하단이 최소 50만 광년 거리에서 이 근처를 지나갔고 그 흔적이 수억년간 남았다는 것입니다. 동시에 이렇게 가까이 다가갔다면 이 은하단 역시 페르세우스 은하단에 충돌 흡수되었다고 이해할 수 있습니다. 과학자들은 페르세우스 은하단 같은 대형 은하단은 이런 충돌 현상을 30-40억년 마다 한 차례 겪는다고 생각하고 있습니다. 


 동시에 과학자들은 이 독특한 웨이브가 켈빈 - 헬름홀츠파(Kelvin-Helmholtz wave, 밀도가 다른 두 개의 기체 혹은 유체에서 생기는 독특한 문양)의 일종이라고 생각하고 있습니다. 만약 그렇다면 지금까지 발견된 것 가운데 가장 거대한 켈빈 - 헬름홀츠파라고 생각할 수 있습니다.  


 우리가 있는 국부 은하단을 비롯해서 많은 은하단이 이렇게 충돌과 합체를 통해서 커졌을 것으로 생각됩니다. 우리는 그 과정을 우리 은하단 안에서 보기는 어렵지만, 이렇게 멀리 떨어진 은하단을 관측하므로써 볼 수 있는 셈입니다. 


 참고 


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