(A small part of the Sculptor Dwarf Galaxy, a satellite galaxy of the Milky Way, situated only about 300,000 light-years away from Earth. This is one of two different pointings of the telescope that were used in a study combining data from the NASA/ESA Hubble Space Telescope and ESA's Gaia satellite to measure the 3-D motion of stars in this galaxy. Credit: ESA/Hubble & NASA)
나사와 유럽 우주국의 허블 우주망원경과 가이아(Gaia) 관측 위성의 장기간 합동 관측을 통해서 지구에서 30만 광년 떨어진 외부 은하의 별의 이동을 담은 3D 지도가 완성되었습니다. 이는 우리 은하 이외의 은하에서 가장 정확하게 측정된 별의 움직입니다.
조각자리 왜소은하 (Sculptor Dwarf Galaxy)는 우리 은하의 위성 은하로 왜소 구형 은하 (dwarf spheroidal galaxy) 입니다. 아무튼 거리를 생각할 때 이 은하에 있는 별의 이동속도를 측정하는 것은 매우 어려운 일입니다.
국제 과학자팀은 12년 간격으로 찍은 조각자리 왜소은하의 이미지를 정밀하게 분석해서 은하 전체의 이동은 물론 은하를 이루는 별들의 이동 속도까지 계산할 수 있었습니다. 물론 사진으로 보는 이미지는 2차원적인 것이지만, 별의 스펙트럼을 분석하면 우리쪽으로 다가오는지 멀어지는지 파악할 수 있어 결국 3차원적인 이동을 확인할 수 있습니다.
과학자들은 우리 은하 주변의 위성은하의 움직임을 파악해서 우리 은하와 주변 위성은하까지 퍼져 있는 암흑물질의 양과 분포를 추정할 수 있습니다. 암흑물질은 글자 그대로 보이지 않는 물질이지만, 중력을 행사하고 있기 때문입니다. 동시에 위성은하의 정확한 공전 궤도도 파악할 수 있습니다.
조각자리 왜소은하의 경우 꽤 기울어진 길쭉한 타원궤도 (high-inclination elongated orbit)를 공전하는 것으로 알려져 있습니다. 이번 연구에서는 이 은하가 현재 우리 은하에 가장 가까운 위치에 있다는 것과 가장 먼거리에서는 72.5만 광년 정도 떨어지게 된다는 사실을 발견했습니다. 글자 그대로 우리 은하 주변을 공전하는 위성은하인 셈입니다.
앞으로 장기간에 걸친 관측을 통해 과학자들은 주변 은하의 이동 속도와 별의 고유 속도를 계속해서 알아낼 것입니다. 이들의 이동 속도와 방향을 정확히 측정할 수 있다면 보이지 않는 암흑물질의 분포 역시 더 정확하게 추정할 수 있을 것입니다. 눈에 보이는 물질로부터 보이지 않는 진리를 끌어내는 셈입니다.
참고
D. Massari et al, Three-dimensional motions in the Sculptor dwarf galaxy as a glimpse of a new era, Nature Astronomy (2017). DOI: 10.1038/s41550-017-0322-y
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