우주 이야기 702 - 방추형 은하

(An elliptical galaxy in prolate rotation. The galaxy resembles the shape of a cigar, with its stars rotating around the galaxy's long axis, similar to a spindle. the background image is a snapshot of a simulation by A. Tsatsi and colleagues. Credit: J. Chang, PMO / T. Müller, HdA)

 우주에는 매우 다양한 형태의 은하가 존재합니다. 이들은 3차원적인 구조물이지만, 지구에서 봤을 때는 2차원 평면으로 보이기 때문에 종종 잘 알려진 은하도 실제 모습이 생각과는 다른 경우가 있는데, 최근 천문학자들이 방추형(spindle) 은하가 생각보다 많다는 사실을 발견했습니다. 

 막스 플랑크 연구소의 연구팀은 CALIFA 조사 데이터를 이용해서 600개에 달하는 은하의 회전 속도와 방향을 측정했습니다. 은하의 형태와 크기는 다양하지만 이들이 역시 자전하는 것은 동일하기 때문에 회전 방향을 확인한다면 자전축이 어딘지를 확인할 수 있습니다. 

 600개의 은하를 조사한 결과 나타난 흥미로운 사실은 위의 구조도에서 보는 것 같이 긴 축을 중심으로 자전하는 방추형 은하가 8개나 더 발견되었다는 것입니다. 이는 기존의 알려진 숫자 (12-20개)보다 방추형 은하가 더 흔하다는 이야기입니다. 

(The formation of an elliptical galaxy in prolate rotation. The mechanism shown here was proposed by Athanasia Tsatsi and her colleagues in order to explain the recent discoveries of galaxies of this kind with the CALIFA survey. The formation involves a polar merger of two spiral galaxies. One of the spiral galaxies develops a marked elongated structure (a "bar," to use the technical term) before the merger, which gives the resulting elliptical galaxy its cigar-like (prolate) shape. The stars of the second spiral galaxy end up orbiting around the bar of the first companion. Together they form a cigar-shaped elliptical galaxy that rotates like a spindle around its long axis.

Credit: Movie: J. Chang, PMO / T. Müller, HdA) 

 방추형 은하는 지구에서 봤을 때는 마치 타원 은하처럼 생겼습니다. 물론 이 자체도 타원 은하라고 할 수 있겠지만, 우리가 생각하는 타원 은하는 짧은 지름을 축으로 회전하는 은하입니다. 긴축을 중심으로 회전하는 방추형 은하일거라는 생각은 사실 하기가 쉽지 않죠. 

 생각보다 방추형 은하가 흔한 이유는 알 수 없지만, 방추형 은하가 생성되는 것은 은하의 충돌과 연관이 있다고 알려졌습니다. 두 개의 나선 디스크를 가진 은하가 적당한 각도로 충돌하면 (영상참조) 생성될 수 있다고 합니다. 3차원적인 모습을 설명하면 시가(cigar) 담배 모양이라고 할 수 있습니다. 

 방추형 은하의 존재는 눈에 보이는 게 전부는 아닐 수 있다는 것을 다시 일깨워주는 사례일 것입니다. 사실 저 역시 타원 은하가 이렇게 자전할수도 있다는 건 미처 생각하지 못했던 부분입니다. 

 참고  

A. Tsatsi et al. CALIFA reveals prolate rotation in massive early-type galaxies: A polar galaxy merger origin?, Astronomy & Astrophysics (2017). DOI: 10.1051/0004-6361/201630218 , https://arxiv.org/abs/1707.05130

 https://phys.org/news/2017-10-astronomers-unusual-spindle-like-galaxies.html#jCp

https://www.youtube.com/watch?time_continue=95&v=G7Iml_QHe-0