우주 이야기 591 - 우주 쓰나미

(Galaxies IC 2163 (left) and NGC 2207 (right) recently grazed past each other, triggering a tsunami of stars and gas in IC 2163 and producing the dazzling eyelid-like features there. ALMA image of carbon monoxide (orange), which revealed motion of the gas in these features, is shown on top of Hubble image (blue) of the galaxy pair. Credit: M. Kaufman; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NASA/ESA Hubble Space Telescope )​

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(Annotated image showing dazzling eyelid-like features bursting with stars in galaxy IC 2163 formed from a tsunami of stars and gas triggered by a glancing collision with galaxy NGC 2207 (a portion of its spiral arm is shown on right side of image). ALMA image of carbon monoxide (orange), which revealed motion of the gas in these features, is shown on top of Hubble image (blue) of the galaxy. Credit: M. Kaufman; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NASA/ESA Hubble Space Telescope )​

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  은하 충돌은 우주에서 드물지 않은 이벤트 가운데 하나입니다. 지금보다 작은 은하가 많고 우주 자체가 작았던 우주 초기에는 아주 빈번하게 일어났으며, 이 과정을 거쳐 대형 은하들이 탄생했습니다. 사실 이와 같은 충돌은 미래에도 발생할 것입니다. 대표적으로 우리 은하 역시 안드로메다 은하와 30억 년 뒤 충돌할 가능성이 높습니다.

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 과학자들은 가까운 거리에서 충돌하는 나선 은하의 모습을 보면서 우리 은하와 안드로메다 은하의 미래를 미리 확인할 수 있습니다. 지구에서 1억 1,400만 광년 떨어진 나선 은하 IC 2163와 NGC 2207의 충돌 역시 그런 사례 가운데 하나입니다.

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 이 두 나선 은하는 충돌 초기에 단계를 지나면서 서로 가지고 있던 가스의 쓰나미가 상대방 은하 내부로 쏟아지는 상황입니다. 마치 거대한 쓰나미가 육지를 쓸고 지나가듯 외부 은하의 가스가 초속 100km 이상의 속도로 내부로 쏟아지면, 가스의 밀도가 높아지면서 여기서 새로운 별이 탄생합니다.

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 천문학자 미셀 카우프만(Michele Kaufman)​과 그녀의 동료들은 세계 최대의 전파 망원경인 Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)을 이용해 두 은하의 가스의 이동과 별의 분포를 조사했습니다. 그 결과 눈꺼풀 (eyelid) 같은 구조물에서 성간 가스가 육지에 도달한 쓰나미처럼 속도가 갑자기 느려지면서 밀도가 올라가고 있음을 확인했습니다. 동시에 여기서 수많은 별이 탄생하고 있습니다.

 거대한 눈썹 모양의 아치는 생성된지 수천만년에 불과한 것으로 보입니다. 인간의 일생에 비해선 매우 길지만, 이 은하들의 나이를 감안하면 최근에 생긴 구조물이라고 할 수 있습니다. 과학자들은 이와 같이 은하 충돌 시 가스의 밀도가 높아지는 곳에서 별이 생성된다는 사실을 시뮬레이션을 통해서 알고 있었지만, 관측을 통해서 생생하게 확인하는 것이 이론적인 확인보다 사실 더 중요합니다.

 수십 억년 뒤 우리 은하와 안드로메다 은하가 충돌할 때도 비슷한 형태의 눈 모양 구조가 나타날지는 확실치 않습니다. 분명한 것은 충돌 각도에 따라서 두 은하의 가스가 충분히 섞이면 역시 거대한 가스의 쓰나미가 서로를 덮칠 것이며 여기서 태양 같은 별이 무수히 탄생할 것이라는 점입니다. 여기에는 지구 같은 행성도 무수히 존재할 지 모릅니다.

 참고

Michele Kaufman et al. Ocular Shock Front In The Colliding Galaxy IC 2163, The Astrophysical Journal (2016). DOI: 10.3847/0004-637X/831/2/161                                         

  http://phys.org/news/2016-11-tsunami-stars-gas-dazzling-eye-shaped.html#jCp