(Artist's conception of gravitational lens arrangement that allowed astronomers to measure galaxy's magnetic field. Credit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF; NASA, Hubble Heritage Team, (STScI/AURA), ESA, S. Beckwith (STScI). Additional Processing: Robert Gendler)
(Hubble Space Telescope image of galaxy and gravitationally-lensed images. Credit: Mao et al., NASA)
지구나 태양 모두 자신만의 자기장을 가지고 있습니다. 그리고 놀라운 일이지만, 은하 역시 고유한 자기장을 지니고 있습니다. 비록 그 세기는 매우 약하지만, 넓은 범위에 걸쳐 작용하는 은하 자기장은 은하의 진화에 큰 영향력을 행사합니다. 다만 은하의 자기장을 직접 측정할 방법이 없기 때문에 과학자들은 간접적인 방법을 통해서 자기장을 관측합니다.
미 국립 과학재단의 Karl G. Jansky Very Large Array (이하 VLA)와 중력 렌즈효과를 이용해서 과학자들은 46억 광년 떨어진 대형 은하의 자기장을 관측했습니다. 79억광년 떨어진 퀘이사의 빛이 굴절될 때 생기는 편광(polarized) 현상을 이용해서 자기장을 측정한 것입니다. (위의 모식도) 편광의 변화를 관측하면 간접적인 방법으로 자기장의 분포를 찾아낼 수 있다고 합니다.
연구팀은 빅뱅 이후 우주 나이의 2/3에 해당되는 시점에서의 자기장과 은하 진화의 상관성을 밝혀줄 단서는 물론 은하 자기장에 대한 정보 역시 얻을 수 있었습니다. 연구의 리더인 막스플랑크 연구소의 쉬 안 마오(Sui Ann Mao, Minerva Research Group Leader for the Max Planck Institute for Radio Astronomy)에 의하면 은하 자기장이 생성되는 것은 은하의 회전에 따른 다이나모 현상 (rotating dynamo effect)로 이해하고 있는데, 실제로 이 은하의 자기장 역시 이와 같은 가설을 지지하고 있다고 합니다.
은하의 회전에 따라 형성된 자기장은 은하의 물질 분포와 별의 생성에 영향을 미쳐 우리가 지금보는 은하를 형성하는 데 기여합니다. 물론 우리는 범위는 짧지만 더 강력한 지구 자기장의 영향에 있기 때문에 은하 자기장의 효과를 눈치채기 어렵지만, 사실 우리가 사는 태양계와 지구 자체도 은하 자기장의 영향 아래서 생성된 것입니다. 따라서 이를 이해하는 것은 우리가 사는 우주를 이해하는데 중요합니다.
마지막으로 보통 중력 렌즈는 멀리 있는 천체를 관측하는 데 사용되지만, 이렇게 렌즈 역할을 하는 천체도 연구의 대상이 될 수 있습니다. 아인슈타인이 예언한 중력 렌즈 효과는 천문학자들에게는 신이 내린 선물이나 다를 바 없는 것 같습니다.
참고
Mapping the magnetic bridge between our nearest galactic neighbours
More information: Detection of microgauss coherent magnetic fields in a galaxy five billion years ago, Nature Astronomy (2017). DOI: 10.1038/s41550-017-0218
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