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우주 이야기 1435 - 제임스 웹 우주 망원경이 포착한 스타버스트 은하와 성단


 

(The central 870 pc of the Cigar Galaxy seen with NIRCam. Credit: Levy et al., 2024.)

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제임스 웹 우주 망원경은 2021년부터 지금까지 2년 반 동안 임무를 수행하면서 엄청난 과학적 성과를 거뒀습니다. 허블 우주 망원경이나 지상의 대형 망원경으로 볼 수 없던 천체를 확인할 수 있는 강력한 성능 덕분입니다. 최근 제임스 웹 우주 망원경은 이미 여러 번 관측이 이뤄졌지만, 제임스 웹 우주 망원경 등장 이전에는 제한적 관측이 이뤄졌던 담배 은하 (Cigar Galaxy)의 상세한 모습을 파악했습니다.

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담배 은하는 지구에서 1173만 광년 떨어진 은하로 많은 별이 새로 생성되고 있는 스타버스트 은하 (starburst galaxy) 중 하나입니다. 은하 자체는 지름 4만 광년에 질량은 태양의 100억 배 정도로 우리 은하보다는 작지만 더 많은 별이 생성됩니다. 담배 은하는 지구에서 가장 가까운 스타버스트 은하로 지금까지 많은 관측이 이뤄졌습니다.

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과학자들은 담배 은하에서 새로운 별이 생성되는 성단 (star cluster)를 여러 개 발견했습니다. 성단은 별이 여럿 모여 중력으로 서로 집단을 이룬 것으로 마치 별로 만든 커다란 공처럼 보입니다. 담배 은하 중심부 3000광년 이내에는 이런 성단이 260개 정도 관측됐고 외곽에서도 363개나 관측됐습니다.

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애리조나 투손의 스튜워드 천문대의 레베카 레비 (Rebecca C. Levy of the Steward Observatory in Tucson, Arizona)가 이끄는 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경으로 담배 은하를 더 상세히 관측했습니다. 그 결과 1,357개의 성단을 찾아내는 데 성공했습니다. 이 가운데 87%가 새로운 성단으로 확인되어 총 1000개 이상의 새로운 성단을 찾아낸 것으로 밝혀졌습니다.

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이 성단은 질량이 적어도 태양의 1만 배 정도로 반지름은 3.3 광년 정도에 불과합니다. 가장 큰 성단은 태양의 100만 배의 질량을 지니고 있으며 총 질량은 태양의 4,000만 배에 달합니다.

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이 성단들은 아마도 별이 생성되는 가스 성운에서 같이 태어난 후 서로 중력에 끌려서 거대한 집단을 형성하면서 만들어졌을 것입니다. 담배 은하에서는 수많은 별이 새로 생기며 성단 역시 많아진 것으로 생각됩니다.

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물론 이는 이론적으로 예측할 수 있는 일이지만, 제임스 웹 우주 망원경이 아니라면 이렇게 상세히 들여다보지는 못했을 것입니다. 과학자들은 제임스 웹 우주 망원경 덕분에 과거 잘 알려진 천체에서 새롭게 알려지지 않았던 사실을 계속해서 발견하고 있습니다.

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참고

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https://phys.org/news/2024-08-astronomers-thousand-star-cluster-candidates.html

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Rebecca C. Levy et al, JWST Observations of Starbursts: Massive Star Clusters in the Central Starburst of M82, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2408.04135

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