우주 이야기 359 - 밤이 없는 은하

 밤하늘에 별이 너무 밝고 많아서 사실상 낮처럼 밝은 세상을 있습니다. 다행인지 불행인지 이 장소는 지구는 아닙니다. 최근 산호세 대학의 두 대학생이 우연히 발견한 초고밀도 왜소은하(ultracompact dwarfs (UCDs)) 이야기입니다.

 이 대학의 학생인 마이클 샌도발(Michael Sandoval)과 리처드 보(Richard Vo)는 우주의 지도를 그리기 위한 연구인 SDSS(Sloan Digital Sky Survey), 및 허블 우주 망원경, 스바루 망원경,  SOAR(Southern Astrophysical Research Telescope) 등의 데이터를 확인하던 중 우연히 이전에는 모르고 지나쳤던 초고밀도 은하를 발견했습니다.

 첫 번째 발견된 초고밀도 은하는 M59-UCD3으로 우리 은하와 비교했을 때 그 크기는 200분의 1에 불과하나 별의 밀도는 태양 주변과 비교해서 1만 배나 높습니다. 두 번째 발견된 M85-HCC1는 이보다도 밀도가 더 높아서 100만 배의 밀도를 가지고 있습니다. 이는 태양 주변의 별이 지금보다 100배 이상 가까운 거리에 있는 것과 비슷한 수준의 밀도입니다.

 만약 이 은하에 지구 같은 행성이 있다면 밤하늘은 너무 밝아서 오히려 하나의 별을 식별하기 쉽지 않겠죠. 하늘에는 100만 개 이상의 별이 보일 것입니다. 물론 밤하늘 자체도 너무 밝아서 어둡지 않겠죠.

(새로 발견된 초고밀도 은하. Two ultra-dense galaxies (insets) have been discovered orbiting larger host galaxies. The compact systems are thought to be the remnants of once normal galaxies that were swallowed by the host, a process that removed the fluffy outer parts of the systems, leaving the dense centers behind. Credit: A. Romanowsky (SJSU), Subaru, Hubble Legacy Archive )

(초고밀도 은하에서 본 밤하늘의 상상도. Artist's depiction of the night sky as seen from a planet at the heart of an ultracompact galaxy. More than a million stars are visible with the naked eye, in contrast to the few thousand visible from Earth. Credit: NASA, ESA, G. Bacon (STScI) and P. van Dokkum (Yale University) )

(초고밀도 은하들의 스펙트럼 분석  Reconstructed spectrum of light from the ultracompact galaxies M59-UCD3, as seen by the SOAR telescope (top) and M85-HCC1, as seen by the Sloan Digital Sky Survey (bottom). Dark bands are the fingerprints of atoms and molecules in the atmospheres of the stars in the galaxy. These bands reveal the compositions and ages of the stars as well as the velocities of the galaxies. )

 사실상 이 은하들은 수많은 별의 모임인 구상 성단의 대형 버전이라고 할 수 있는데, 구상 성단과는 달리 완전한 은하입니다. 따라서 그 질량은 우리 은하 같은 대형 은하와 일반적인 구상 성단의 중간 정도라고 합니다.

 그런데 이런 이상한 은하는 어떻게 생겨난 것일까요? 현재 가장 가능성 있는 이론은 이 은하들이 본래는 평범한 은하였다는 것입니다. 그런데 다른 대형 은하와의 충돌 등의 이유로 인해 중심부에 있는 별을 제외하고 나머지 별을 모두 빼앗긴 경우로 생각됩니다. 이렇게 남은 은하핵은 더 조밀하게 모여 초고밀도 왜소은하를 형성하는 것으로 보입니다.  (아래 시뮬레이션 영상 참조) 

(동영상) 

 만약 이 이론이 옳다면 이 초고밀도 은하 중심에는 거대 은하에서 볼 수 있는 것 같은 거대 질량 블랙홀이 존재할 가능성이 높습니다. 연구팀은 앞으로 이 부분을 검증하는 데 노력을 집중할 계획입니다.

 아무튼 이런 은하에 행성이 있다면 글자 그대로 밤이 없는 행성일지도 모르겠다는 생각입니다. 이 연구는 Astrophysical Journal Letters에 실렸습니다. 

 참고

"Hiding in plain sight: record-breaking compact stellar systems in the Sloan Digital Sky Survey," Michael A. Sandoval, Richard P. Vo, Aaron J. Romanowsky et al. 2015, Astrophysical Journal Letters, 808, L32. Arxiv: arxiv.org/abs/1506.08828 

       http://phys.org/news/2015-07-plain-sight-undergraduates-densest-galaxies.html