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2018년 4월 8일 일요일

우주 이야기 768 - 우주의 뜨거운 한랭전선



(A gigantic and resilient “cold front” hurtling through the Perseus galaxy cluster has been studied using data from NASA’s Chandra X-ray Observatory.
Credits: NASA/CXC/GSFC/S. Walker, ESA/XMM, ROSAT)



 한랭전선 (cold front) 는 차가운 공기 덩어리가 따뜻한 공기 덩어리의 아래로 파고들면서 이동하는 것입니다. 당연히 진행 방향에 있는 지역은 기온이 낮아지게 됩니다. 그런데 나사의 찬드라 x 선 위성이 우주의 한랭전선이라고 할 수 있는 거대한 가스의 이동을 발견 했습니다. 


 나사 고다드 우주 비행 센터의 과학자들이 이끄는 연구팀은 페르세우스 은하단에서 지름 2백만 광년에 달하는 거대한 가스가 빠른 속도로 이동하는 것을 관측했습니다. 물론 은하 사이의 가스 밀도는 매우 낮지만 그래도 은하단 외부의 우주 공간보다 밀도가 높습니다. 사실 은하단 사이 가스의 질량은 은하보다 더 크다고 생각되고 있습니다. 


 보통 은하단 내 가스는 은하단과 함께 움직이지만, 은하단이 충돌하는 경우 크게 요동치게 됩니다. 이 경우에는 페르세우스 은하단 중심으로 작은 은하단이 끼어들면서 추돌사고가 발생해 거대한 소용돌이 같은 가스가 형성됩니다. 그 지름은 200만 광년에 달하고 이동 속도는 시간당 48만km에 달합니다. 가스의 온도는 3000만K 입니다. 


 그런데 흥미롭게도 이 가스의 온도는 본래 은하단 가스의 온도인 8000만K보다 낮습니다. 하지만 뜨거운 가스보다 상대적으로 온도가 낮고 밀도가 높아 마치 한랭 전선처럼 뜨거운 가스를 밀어내면서 전진하고 있습니다. 과학자들이 우주의 한랭 전선 (Cosmic cold front)라고 이름붙인 이유입니다. 페르세우스 은하단은 이런 격렬한 과정을 거쳐 안정된 대형 은하단으로 진화할 것입니다. 


 과학자들은 은하단 충돌시 발생하는 물질의 이동과 은하단의 진화과정을 알아내기 위해 섭씨 수백만도 이상의 고온의 물체가 내놓는 X선 파장에서 우주를 관측해왔습니다. 찬드라 X 선 위성은 블랙홀은 물론 희박한 밀도의 고온의 가스가 있는 은하단의 진화를 밝히는 데도 큰 역할을 했습니다. 


 이번 연구에서 흥미로운 사실은 거대한 규모의 자기장이 가스의 이동과 형태에 영향을 미치는 것으로 나타났다는 점입니다. 연구팀은 세가지 강도의 자기장을 가지고 시뮬레이션을 진행했는데, 이 자기장의 세기는 당연히 매우 약해서 냉장고 자석의 100만분의 1에 불과하지만, 은하단 내 자기장에 비해서는 10배 강력한 것이라고 합니다. 


 아무튼 이렇게 큰 크기의 가스가 역동적으로 움직인다는 점이 흥미로운 결과 같습니다. 


 참고 


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