우주 이야기 782 - 분자 구름의 3차원 지도를 그리다

(3-D model of Musca molecular cloud. Aris Tritsis, ANU, Author provided)

(No longer a thin cylinder when the extra dimension is revealed (Aris Tritsis))

 은하는 무수한 별의 모임이지만, 사실 별만으로 구성된 천체는 아닙니다. 상당한 양의 성간 가스가 은하에 존재하며 이 가운데 밀도가 높은 분자 구름은 자체 중력에 의해 가스가 모여 별을 형성합니다. 이런 분자 구름은 광학 망원경으로는 보기 어렵지만, 전파 망원경과 X선 위성을 포함해서 다양한 파장의 관측이 이뤄지면서 많은 궁금증이 풀리고 있습니다. 

 하지만 여전히 남은 문제점도 있습니다. 사실 분자 구름을 포함해서 우주의 천체는 모두 3차원 구조물이지만, 망원경으로 얻는 이미지는 2차원이라는 문제가 있습니다. 분자 구름의 경우 특히 해상도가 낮은 이미지를 얻기 때문에 3차원적으로 재구성하기가 매우 곤란하다는 문제점이 있습니다. 

 아리스 트리트시스(Aris Tritsis)를 포함한 천문학자들은 수백광년 떨어진 분자 구름 가운데 하나인 파리자리 분자 구름 (Musca molecular cloud)의 3차원 구조를 조사했습니다. 대략 27광년 지름의 파리자리 분자 구름은 오리온 자리처럼 별을 생성 하는 분자 구름은 아니지만, 지구에서 비교적 가까운 거리에 있어 연구 대상으로 적합하다고 합니다. 

 이 분자 구름은 내부에 자체적은 흐름과 파동이 있으며 이로 인해 마치 머리카락 같은 포획 파동(Trapped waves)이 발생합니다. 이 포획 파동은 당연히 입체적인 흐름과 파동에 의한 것이기 때문에 이를 재구성하면 역으로 3차원 구조를 알 수 있습니다. 이는 마치 분자 구름의 노래 (song) 소리 혹은 합주를 듣는 것과 같습니다. 첼로와 바이올린이 다른 소리를 내는 것과 같이 분자 구름의 구성과 크기에 따라 이 소리도 다르다고 합니다. 

 이제 과학자들은 지구에서 관측했을 때는 마치 실린더 같은 모양이었던 분자 구름의 내부 구조를 알 수 있게 되었습니다. 더 중요한 사실은 여기서 얻은 지식을 바탕으로 더 정교한 분자 구름 모델을 만들 수 있다는 것입니다. 물론 더 멀리 떨어진 다른 분자구름의 내부도 들여다볼 수 있을 것입니다. 이를 통해서 별과 행성을 만드는 성운의 비밀 역시 밝혀낼 수 있을 것입니다. 

 참고 

Aris Tritsis et al. Magnetic seismology of interstellar gas clouds: Unveiling a hidden dimension, Science (2018). DOI: 10.1126/science.aao1185

https://m.phys.org/news/2018-05-giant-cloud-space-star-systemsform.html