기본 콘텐츠로 건너뛰기

우주 이야기 174 - X 선이 밝힌 은하 충돌



 X 선의 발견은 의학 분야에서는 아주 획기적인 사건이었습니다. 1895 년 빌헬름 뢴트겐 (Wilhelm Rontgen) 이 신비로운 미지의 방사선을 발견하고 X 라는 (잘 모른다는 뜻) 명칭을 붙였는데 이제는 누구에게나 친숙한 방사선이 되었습니다. 의학에서는 일반 X 선 촬영에서 CT, Fluoroscopy 에 이르기 까지 치료와 진단에서 없어서는 안되는 필수적인 도구로 자리잡았습니다. 


 X 선은 겉으로는 보이지 않는 뼈와 장기를 볼수 있게 도와주는 편리한 도구로 널리 사용되고 있지만 이것이 꼭 의학 분야에서만 이용되는 것은 아닙니다. 여러 비파괴 검사는 물론이고 우주를 탐사하는데 있어서도 X 선 영역 관측은 중요한 역할을 하고 있습니다. 그리고 최근 천문학자들은 X 선 영역 관측을 통해 가시광선 영역 관측에서는 볼 수 없었던 은하 충돌을 밝혀내는데 성공했습니다.


 지난 1999 년 발사되어 지금까지 X 선 천문학에 선두에서 활약하고 있는 나사의 찬드라 X 선 관측 위성 (Chandra X-ray Observatory)은 지구에서 약 6000 만 광년 정도 떨어진 외부 은하 NGC 1232 를 관측했습니다. 이 은하는 우리 은하와 비슷한 10 만 광년 너비의 나선은하로 최근 다른 은하와 충돌한 흔적이 남아있습니다. 


 가시광 영역 (아래 사진에서 위) 는 평범한 나선 은하의 모습을 보여줄 뿐이지만 X 선 관측 영역 (중간) 에서는 거대한 은하 충돌로 인한 섭씨 580 만도의 뜨거운 가스의 정체가 드러나고 있습니다. NGC 1232 는 수백만에서 1000 만년 정도 전에 자신보다 훨씬 작은 왜소 은하와 충돌한 것으로 보이며 이로 인해 발생한 뜨거운 가스는 X 선 영역 (0.01 - 10 nm 파장과 30 petahertz 에서 30 exahertz 주파수, 그리고 100 eV 에서 100 KeV 정도 에너지) 에서 활발하게 에너지를 내놓고 있습니다. 따라서 X 선 관측으로 그 전모를 밝힐 수 있는 것입니다.








(과거 왜소 은하와 충돌한 NGC 1232. 가장 위는 ESO 의 VLT 의 가시광 영역 관측 사진, 중간은 찬드라의 X 선 관측 사진, 가장 아래는 두 영역 관측 사진 합성. X-ray (Purple); Optical (Red, Green, Blue)  Credit :   X-ray: NASA/CXC/Huntingdon Inst. for X-ray Astronomy/G.Garmire, Optical: ESO/VLT  ) 




(설명 영상 ) 


 가시광 영역 관측과 더불어 X 선 관측 결과는 은하 충돌로 인한 충격파로 인해 별들이 생성된 흔적을 보여주고 있습니다. 일시적으로 충돌 충격에 의해 가스의 밀도가 높아지면 자체 중력으로 모이기 시작해서 새로운 별을 형성하게 됩니다. 일부 X 선 영역의 밝은 점들은 이런 역사를 설명해주고 있습니다.


 섭씨 580 만도 (5.8 MK) 에 이르는 뜨거운 가스들은 사실 그 밀도는 매우 낮은 편입니다. 그럼에도 범위가 넓기 때문에 (대략 7.25 kpc) 만약 팬케이크 처럼 골고루 넓게 퍼져 있다고 가정할 때 (2D 사진으로는 3차원적인 분포를 알기 어려워 정확한 크기와 질량을 추정하기 곤란) 그 질량은 태양 질량의 40000 배에 달할 것으로 보입니다. 


 과학자들은 이 은하에 과거 충돌한 왜소 은하가 아마도 우리 은하계가 속한 국부 은하단에 있는 평균적인 왜소 은하와 비슷한 정도 크기였던 것으로 생각하고 있습니다. 은하는 전체적으로 봤을 때는 서로 멀어지긴 하지만 가까이 있는 은하들은 서로 충돌하면서 크기를 키워나가게 됩니다. 과거 우리 은하에도 여러 왜소 은하가 삼켜졌던 것 같은데 과학자들은 6000 만년전 NGC 1232 가 다른 왜소 은하를 삼켰던 (충돌이라곤 해도 사실상 질량 차이를 생각하면 삼켜지는 수준) 역사를 X 선 관측을 통해 생생하게 재구성한 셈입니다. 


 X 선은 인간 사회에서 필요한 진단 검사나 비파괴 검사, 과학 연구 등에도 필요하지만 우주 스케일의 관측에도 많은 도움을 주고 있습니다. 겉보기로 알 수 없는 속사정을 들여다보는 도구라는 점은 천문학에서도 예외가 아닌 것 같습니다. 



 참고             


Journal Reference:

  1. Gordon P. Garmire. X-ray discovery of a dwarf-galaxy galaxy collision. The Astrophysical Journal, June 10th, 2013






라벨:

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

통계 공부는 어떻게 하는 것이 좋을까?

 사실 저도 통계 전문가가 아니기 때문에 이런 주제로 글을 쓰기가 다소 애매하지만, 그래도 누군가에게 도움이 될 수 있다고 생각해서 글을 올려봅니다. 통계학, 특히 수학적인 의미에서의 통계학을 공부하게 되는 계기는 사람마다 다르긴 하겠지만, 아마도 비교적 흔하고 난감한 경우는 논문을 써야 하는 경우일 것입니다. 오늘날의 학문적 연구는 집단간 혹은 방법간의 차이가 있다는 것을 객관적으로 보여줘야 하는데, 그려면 불가피하게 통계적인 방법을 쓸 수 밖에 없게 됩니다. 이런 이유로 분야와 주제에 따라서는 아닌 경우도 있겠지만, 상당수 논문에서는 통계학이 들어가게 됩니다.   문제는 데이터를 처리하고 분석하는 방법을 익히는 데도 상당한 시간과 노력이 필요하다는 점입니다. 물론 대부분의 학과에서 통계 수업이 들어가기는 하지만, 그것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 대학 학부 과정에서는 대부분 논문 제출이 필요없거나 필요하다고 해도 그렇게 높은 수준을 요구하지 않지만, 대학원 이상 과정에서는 SCI/SCIE 급 논문이 필요하게 되어 처음 논문을 작성하는 입장에서는 상당히 부담되는 상황에 놓이게 됩니다.  그리고 이후 논문을 계속해서 쓰게 될 경우 통계 문제는 항상 나를 따라다니면서 괴롭히게 될 것입니다.  사정이 이렇다보니 간혹 통계 공부를 어떻게 하는 것이 좋겠냐는 질문이 들어옵니다. 사실 저는 통계 전문가라고 하기에는 실력은 모자라지만, 대신 앞서서 삽질을 한 경험이 있기 때문에 몇 가지 조언을 해줄 수 있을 것 같습니다.  1. 입문자를 위한 책을 추천해달라  사실 예습을 위해서 미리 공부하는 것은 추천하지 않습니다. 기본적인 통계는 학과별로 다르지 않더라도 주로 쓰는 분석방법은 분야별로 상당한 차이가 있을 수 있어 결국은 자신이 주로 하는 부분을 잘 해야 하기 때문입니다. 그러기 위해서는 학과 커리큘럼에 들어있는 통계 수업을 듣는 것이 더 유리합니다. 잘 쓰지도 않을 방법을 열심히 공부하는 것은 아무래도 효율
댓글 4개
자세한 내용 보기

150년 만에 다시 울린 희귀 곤충의 울음 소리

  ( The katydid Prophalangopsis obscura has been lost since it was first collected, with new evidence suggesting cold areas of Northern India and Tibet may be the species' habitat. Credit: Charlie Woodrow, licensed under CC BY 4.0 ) ( The Museum's specimen of P. obscura is the only confirmed member of the species in existence. Image . Credit: The Trustees of the Natural History Museum, London )  과학자들이 1869년 처음 보고된 후 지금까지 소식이 끊긴 오래 전 희귀 곤충의 울음 소리를 재현하는데 성공했습니다. 프로팔랑곱시스 옵스큐라 ( Prophalangopsis obscura)는 이상한 이름만큼이나 이상한 곤충으로 매우 희귀한 메뚜기목 곤충입니다. 친척인 여치나 메뚜기와는 오래전 갈라진 독자 그룹으로 매우 큰 날개를 지니고 있으며 인도와 티벳의 고산 지대에 사는 것으로 보입니다.   유일한 표본은 수컷 성체로 2005년에 암컷으로 생각되는 2마리가 추가로 발견되긴 했으나 정확히 같은 종인지는 다소 미지수인 상태입니다. 현재까지 확실한 표본은 수컷 성체 한 마리가 전부인 미스터리 곤충인 셈입니다.   하지만 과학자들은 그 형태를 볼 때 이들 역시 울음 소리를 통해 짝짓기에서 암컷을 유인했을 것으로 보고 있습니다. 그런데 높은 고산 지대에서 먼 거리를 이동하는 곤충이기 때문에 낮은 피치의 울음 소리를 냈을 것으로 보입니다. 문제는 이런 소리는 암컷 만이 아니라 박쥐도 잘 듣는다는 것입니다. 사실 이들은 중생대 쥐라기 부터 존재했던 그룹으로 당시에는 박쥐가 없어 이런 방식이 잘 통했을 것입니다. 하지만 신생대에 박쥐가 등장하면서 플로팔랑곱
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

9000년 전 소녀의 모습을 복원하다.

( The final reconstruction. Credit: Oscar Nilsson )  그리스 아테나 대학과 스웨덴 연구자들이 1993년 발견된 선사 시대 소녀의 모습을 마치 살아있는 것처럼 복원하는데 성공했습니다. 이 유골은 그리스의 테살리아 지역의 테오페트라 동굴 ( Theopetra Cave )에서 발견된 것으로 연대는 9000년 전으로 추정됩니다. 유골의 주인공은 15-18세 사이의 소녀로 정확한 사인은 알 수 없으나 괴혈병, 빈혈, 관절 질환을 앓고 있었던 것으로 확인되었습니다.   이 소녀가 살았던 시기는 유럽 지역에서 수렵 채집인이 초기 농경으로 이전하는 시기였습니다. 다른 시기와 마찬가지로 이 시기의 사람들도 젊은 시절에 다양한 질환에 시달렸을 것이며 평균 수명 역시 매우 짧았을 것입니다. 비록 젊은 나이에 죽기는 했지만, 당시에는 이런 경우가 드물지 않았을 것이라는 이야기죠.   아무튼 문명의 새벽에 해당하는 시점에 살았기 때문에 이 소녀는 Dawn (그리스어로는  Avgi)라고 이름지어졌다고 합니다. 연구팀은 유골에 대한 상세한 스캔과 3D 프린팅 기술을 적용해서 살아있을 당시의 모습을 매우 현실적으로 복원했습니다. 그리고 그 결과 나타난 모습은.... 당시의 거친 환경을 보여주는 듯 합니다. 긴 턱은 당시를 살았던 사람이 대부분 그랬듯이 질긴 먹이를 오래 씹기 위한 것으로 보입니다.   강하고 억센 10대 소녀(?)의 모습은 당시 살아남기 위해서는 강해야 했다는 점을 말해주는 듯 합니다. 이렇게 억세보이는 주인공이라도 당시에는 전염병이나 혹은 기아에서 자유롭지는 못했기 때문에 결국 평균 수명은 길지 못했겠죠. 외모 만으로 평가해서는 안되겠지만, 당시의 거친 시대상을 보여주는 듯 해 흥미롭습니다.   참고  https://phys.org/news/2018-01-teenage-girl-years-reconstructed.html
댓글 쓰기
자세한 내용 보기