우주 이야기 525 - 왜 녹색 은하는 없을까?

(L-R Virtual images of blue, green and red galaxies produced by the EAGLE simulations. The green galaxy is caught in the act of transforming from blue to red as its gas supply runs out. Credit: James Trayford/EAGLE/Durham University.)

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 다소 이상한 제목 같지만, 실제로 녹색으로 빛나는 은하는 보기 어렵습니다. 우리에게 친숙한 모양의 은하는 흰색에서 파란색의 별로 이뤄진 은하입니다. 별이 왕성하게 형성되는 은하는 젊은 별이 많기 때문에 푸른색으로 빛나게 되니다. 그러다가 시간이 흐르면서 성간 가스의 밀도가 낮아지고 상당수의 가스가 이미 별을 만드는 데 사용되고 나면 새로 생겨나는 별이 없어서 점차 붉은 색으로 노화하게 됩니다.

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 그런데 놀라운 사실은 이 중간에 해당하는 은하가 별로 없다는 것입니다. 녹색이라는 의미는 바로 이 중간 정도 색상의 은하를 의미하는데, 실제로는 이 단계를 매우 짧게 거치거나 거치지 않고 별이 거의 형성되지 않는 단계로 바로 진화하는 것으로 보입니다. 사람으로 치면 청소년기에서 청년기 없이 바로 중년으로 나이를 먹는 셈입니다.

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 던햄 대학의 ICC 연구팀(Durham's Institute for Computational Cosmology (ICC))이 이끄는 국제 과학자팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 은하의 진화를 연구했습니다.

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 이들에 의하면 은하가 갑자기 가스를 잃고 별의 생성 속도가 급격히 감소하는 기전은 두 가지라고 합니다. 작은 은하의 경우 주로 큰 은하와 마주치면서 이 은하에 의해 가스를 빼앗기는 것이 주된 이유로 보입니다. 반면 대형 은하에서는 은하 중심 블랙홀이 은하계의 성간 가스를 없애는 주된 에너지입니다.

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 이와 같은 이유로 인해서 은하는 청소년기에서 바로 중장년기로 조로 현상을 겪는 셈입니다. 물론 그렇다고 해도 인간과는 비교도 안되게 오랜 세월을 사는 것은 변함이 없죠. 다만 그 과정에 연속적이기보다는 급격히 진행한다는 점이 매우 흥미롭습니다. 

 한 가지 더 첨언하면 은하는 회춘하는 경우도 있습니다. 다른 은하와 충돌해서 갑자기 많은 별이 생기는 경우죠. 하지만 이렇게 회춘하는 경우는 잠시 반짝하는 것 같고 다시 은하의 별 생성 속도는 본래 상태로 돌아가는 것 같습니다. 은하의 진화와 성장은 우리 인간과는 좀 다르게 진행됩니다.  하지만 결국 늙는다는 점은 비슷하지 않나 생각되네요.

 참고

It's not easy being green: The evolution of galaxy colour in the EAGLE simulation, Trayford James, W, et al is being presented at the Royal Astronomical Society's National Astronomy Meeting, at the University of Nottingham, Thursday, June 30, 2016.

 http://phys.org/news/2016-06-easy-greenwhat-galaxy-evolution.html#jCp