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우주 이야기 571 - 가스 속에서 생성되는 초기 은하를 확인하다



(This rendering shows a snapshot from a cosmological simulation of a Lyman-alpha Blob similar to LAB-1. This simulation tracks the evolution of gas and dark matter using one of the latest models for galaxy formation running on the NASA Pleiades supercomputer. This view shows the distribution of gas within the dark matter halo, color coded so that cold gas (mainly neutral hydrogen) appears red and hot gas appears white. Embedded at the center of this system are two strongly star-forming galaxies, but these are surrounded by hot gas and many smaller satellite galaxies that appear as small red clumps of gas here. Lyman-alpha photons escape from the central galaxies and scatter off the cold gas associated with these satellites to give rise to an extended Lyman-alpha Blob. Credit: J.Geach/D.Narayanan/R.Crain)


 Lyman-alpha Blobs (LABs)이라고 불리는 거대 가스는 천문학자들에게 미스터리 가운데 하나였습니다. 수십만 광년 너비에 거대 가스로 우주 초기에 존재했던 이 물질들은 아마도 은하 형성의 단계를 보여주는 것 같았지만, 너무 먼 거리 때문에 관측에 어려움이 존재했습니다. 


 최근 국제 천문학자팀은 가장 큰 LAB인 SSA22-Lyman-alpha blob 1 혹은 LAB-1을 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA로 관측했습니다. 115억 광년 떨어진 가스 구름에 대한 가장 정밀한 관측 결과 이 가스가 우리 은하의 100배 이상 속도로 새로운 별을 형성하고 있으며 그 안에는 새롭게 형성되는 은하가 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 


 관측 데이터에 대한 해석과 컴퓨터 시뮬레이션 결과 (Feedback in Realistic Environments (FIRE)라는 시뮬레이션 프로그램과 나사의 플레이아데스 슈퍼 컴퓨터를 사용), 그리고 지상의 대형 망원경 관측 결과는 우주 초기의 가스에서 은하가 형성되는 과정에 대한 정보를 제공했습니다. 새롭게 생성된 별들과 가스의 상호 작용은 강력한 라이만 알파선 (Lyman-alpha)이 나타나는 거대 가스 성운을 만들었던 것입니다. 


(This diagram explains how a Lyman-alpha Blob, one of the largest and brightest objects in the Universe, shines. Credit: ESO/J. Geach) 


 우주 초기 은하의 형성은 거리와 관측 한계로 인해서 아직도 모르는 부분이 많습니다. 이번 발견은 여러 은하가 거대한 가스 구름의 중심에서 자라난다는 것을 보여줬습니다. 중심부의 거대 은하는 타원 은하로 성장하면서 진화하게 될 것입니다. 주변의 작은 위성은하는 위성은하가 되거나 혹은 흡수되는 운명을 맞이할 것입니다. 


 비록 지금은 가스가 대부분이지만, 미래에는 이 은하들 역시 우리 은하처럼 진화할 것입니다. 여기에는 태양같은 별과 지구 같은 행성이 무수히 많이 존재할 것입니다. 어쩌면 여기에 지적 외계인이 있다면 우리 은하의 초기 모습을 보고 같은 연구를 진행할지도 모르는 일이죠. 


 참고 


Alma Observations of Lyman-α Blob 1: Halo Sub-Structure Illuminated From Within. arxiv.org/pdf/1608.02941v1.pdf 

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