우주에서 가장 커다란 수증기 덩어리를 발견하다

Astronomers Discover Largest and Most Distant Reservoir of Water Yet

 캘리포니아 공과 대학 (Caltech) 의 두 팀의 과학자들이 최근 퀘이사 APM 08279+5255 를 조사하여 여기서 지금까지 발견된 가장 많은 양의 수증기 구름을 발견했다. 이 퀘이사는 태양 질량의 약 200 억 배에 달하는 질량을 지닌 블랙홀이라고 생각되는데 뿜어내는 에너지의 양은 태양의 수천조배에 달한다고 여겨진다. 거리는 최대 120억 광년이다. 

 사실 물은 우주에서 꽤 흔한 분자가운데 하나이기 때문에 퀘이사 주변에서 물분자가 발견된다고 해도 특별히 이상할 것은 없다. 하지만 이번에 연구팀이 발견한 수증기는 그 양과 온도 및 밀도에서 의외의 결과로 생각되고 있다. 

 이 수증기 구름은 블랙홀 주변 수백 광년에 걸친 거대한 크기에 존재하며 그 온도는 섭씨 -53 도이고 밀도는 지구 대기의 300 조배 정도 희박한 수준이다. 따라서 수증기 덩어리라고 해도 사실 진공 상태와 별로 다르지 않아 보인다. 그러나 이 밀도와 온도는 사실 우리 은하에 존재하는 성간 물분자와 비교해서 약 5 배 정도 뜨거우며 10 배에서 100 배 정도 높은 밀도라고 할 수 있다. 

 그 양은 모두 합쳤을 때 우리 은하계에 존재하는 수증기 양의 무려 4000 배에 달한다고 생각된다. (다만 우리 은하계에 존재하는 물의 대부분은 수증기가 아니라 얼음 상태이다) 그리고 지구의 바닷물과 비교해서 140 조배이며 태양 질량의 10만배에 달하는 양의 수증기이다. 

 수증기는 퀘이사들의 주변에 존재하는 가스 가운데 하나라고 생각된다. 그리고 이들의 예상보다 높은 온도와 밀도는 퀘이사와 관계가 있을 수 있다. 퀘이사에서 방출되는 많은 에너지와 방사선이 수증기 구름에 어떤 영향을 미치는치, 또 이 수증기 외에도 일산화탄소 같은 다른 성간 분자에 어떤 영향을 미치는지에 대해서 현재 연구가 진행중이다. 

 이 연구를 진행중인 Bradford 팀은 하와이에 설치된 Caltech Submilimeter Observatory (CSO) 를 이용 하고 있다. 이런 수증기 같은 분자가 내는 파장은 서브 밀리미터 영역에서 잘 관측된다. 이와 같은 파장대를 연구하므로써 과학자들은 육안적으로나 혹은 일반 적인 가시광 - 적외선 영역 광학 망원경으로 찾을 수 없는 분자 구름등을 연구할 수 있다. 

(JCMT (가운데) 및 CSO (좌측 아래 ) 망원경  This work has been released into the public domain by its author, AdamW at the wikipedia project. This applies worldwide. )

 CSO 는 10.4 미터의 주경을 지닌 서브 밀리미터파 관측 망원경이다. 하와이의 Mauna Kea 관측소에 설치된 이 망원경은 또 다른 서브 밀리미터파 관측 망원경인 15 미터 급 James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) 과 같이 간섭계로도 활용된다. 연구팀은 CSO 를 이용하여 2008년 부터 연구를 시작했으며 이를 통해 이와 같은 성과를 올리는데 성공했다. 

 향후 25 미터급 서브 밀리미터파 망원경인  Cerro Chajnantor Atacama Telescope (CCAT) 이 완성되면 과학자들은 물을 비롯한 여러 성간 분자들에 대해서 더 자세한 지식을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.