(This artist's concept shows the Large Magellanic Cloud, or LMC, in the foreground as it passes through the gaseous halo of the much more massive Milky Way galaxy. The encounter has blown away most of the spherical halo of gas that surrounds the LMC, as illustrated by the trailing gas stream reminiscent of a comet's tail. Still, a compact halo remains, and scientists do not expect this residual halo to be lost. The team surveyed the halo by using the background light of 28 quasars, an exceptionally bright type of active galactic nucleus that shines across the universe like a lighthouse beacon. Their light allows scientists to "see" the intervening halo gas indirectly through the absorption of the background light. The lines represent the Hubble Space Telescope's view from its orbit around Earth to the distant quasars through the LMC's gas. Credit: NASA, ESA, Ralf Crawford (STScI))
(This artist's concept illustrates the Large Magellanic Cloud's (LMC's) encounter with the Milky Way galaxy's gaseous halo. In the top panel, at the middle of the right side, the LMC begins crashing through our galaxy's much more massive halo. The bright purple bow shock represents the leading edge of the LMC's halo, which is being compressed as the Milky Way's halo pushes back against the incoming LMC. In the middle panel, part of the halo is being stripped and blown back into a streaming tail of gas that eventually will rain into the Milky Way. The bottom panel shows the progression of this interaction, as the LMC's comet-like tail becomes more defined. A compact LMC halo remains. Because the LMC is just past its closest approach to the Milky Way and is moving outward into deep space again, scientists do not expect the residual halo will be lost. Credit: NASA, ESA, Ralf Crawford (STScI))
우리 은하의 가장 큰 위성 은하는 대마젤란 은하 (Large Magellanic Cloud's (LMC's)) 입니다. 하지만 많은 과학자들은 사실 대마젤란 은하가 우리 은하의 진짜 위성 은하가 아니라 단지 옆으로 스쳐 지나가는 은하라고 보고 있습니다. 다만 현재 가장 가까운 위치를 지나고 있다는 것이죠. 물론 이 과정에서 진짜 위성이 될 수도 있으나 현재는 가까운 곳을 지나면서 상당한 양의 물질을 잃는 중인 것으로 보입니다. 본래부터 위성이었다면 그렇지 않겠지만, 새로 끼어들다보니 가진 물질을 많이 빼앗기는 것입니다.
과학자들은 그 가운데서 은하 외곽에 있는 희미한 물질의 모임인 은하 헤일로가 가장 취약할 것으로 보고 있습니다. 일단 은하 중심에서 멀다보니 우리 은하 같은 대형 은하의 중력에 매우 쉽게 끌려가기 때문입니다. 하지만, 극히 희미한 외부 은하의 헤일로를 관측하기는 쉽지 않습니다.
우주망원경 연구소 (STScl)의 사프나 미슈라(Sapna Mishra)가 이끄는 국제 과학자팀은 허블 우주 망원경을 이용해 이 과제에 도전했습니다. 물론 허블 우주 망원경으로도 외부 은하의 헤일로를 관측하기는 어렵지만, 연구팀은 다른 천체의 도움을 받아 이 문제를 해결했습니다. 바로 퀘이사 28의 도움을 이용하는 것입니다.
퀘이사는 먼 은하의 강력한 거대 중심 블랙홀에서 나오는 에너지로 매우 밝은 빛입니다. 하지만 은하 헤일로를 통과하는 과정에서 일부 파장이 흡수되는 현상이 발생하는데, 허블 우주 망원경의 자외선 파장에서 이를 관측할 수 있습니다. 이 자외선 파장은 지구 대기에 흡수되기 때문에 지상 망원경으로는 관측이 어려우며 제임스 웹 우주 망원경 같은 차세대 망원경은 적외선처럼 긴 파장만 관측하기 때문에 사용할 수 없습니다. 결국 허블 우주 망원경의 활약이 필요한 것입니다.
관측 결과 대마젤란 은하의 은하 헤일로의 지름은 5만 광년으로 우리 은하의 1/10에 불과했습니다. 아마도 대마젤란 은하는 헤일로 물질의 90%를 소실한 것으로 보입니다. 현재도 대마젤란 은하는 우리 은하의 충차압 (ram pressure)에 의해 마치 혜성처럼 헤일로 물질을 잃고 있습니다. 다만 그럼에도 아직도 별을 만드는 데 충분한 가스를 지니고 있으며 활발히 별을 생성하고 있습니다.
이번 연구는 허블 우주 망원경이 수명이 거의 다해 가는 지금까지도 과학 연구에 최전선에서 활약하고 있음을 보여주고 있습니다. 그때가 언제가 될진 모르지만, 허블 우주 망원경은 마지막 순간까지 임무를 수행하다 지구 대기권에서 장렬한 최후를 맞이하게 될 것입니다.
참고
https://phys.org/news/2024-11-hubble-aftermath-galaxy-milky.html
Sapna Mishra et al, The Truncated Circumgalactic Medium of the Large Magellanic Cloud, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2410.11960
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