우주 이야기 986 - 은하 나선팔을 만드는 은하 자기장

(Magnetic fields in NGC 1086, or M77, are shown as streamlines over a visible light and X-ray composite image of the galaxy from the Hubble Space Telescope, The Nuclear Spectroscopic Array, and the Sloan Digital Sky Survey. The magnetic fields align along the entire length of the massive spiral arms — 24,000 light years across (0.8 kiloparsecs) — implying that the gravitational forces that created the galaxy’s shape are also compressing the galaxy’s magnetic field. This supports the leading theory of how the spiral arms are forced into their iconic shape known as “density wave theory.” SOFIA studied the galaxy using far-infrared light (89 microns) to reveal facets of its magnetic fields that previous observations using visible and radio telescopes could not detect. Credit: NASA/SOFIA; NASA/JPL-Caltech/Roma Tre Univ.)

 항공기에 탑재된 공중 천문대인 소피아(Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA))가 은하계의 나선팔을 만드는 은하 자기장을 관측했습니다. 우리 은하나 안드로메다 은하는 소용돌이치는 아름다운 나선팔을 갖고 있습니다. 과학자들은 이 나선팔이 생기는 이유가 중력과 자기장 때문이라고 생각하고 있습니다. 하지만 자기장은 망원경을 통해 관측하기가 매우 어렵습니다. 

 대학 우주 연구 연합의 과학자인 엔리케 로페즈-로드리게스 박사 (Dr. Enrique Lopez-Rodriguez, a Universities Space Research Association)와 그 동료들은 소피아에 새로 탑재된 High-resolution Airborne Wideband Camera-Plus (HAWC+)를 이용해 지구에서 4700만 광년 떨어진 NGC 1068 (M77) 은하를 관측했습니다. HAWC+는 극자외선 영역에서 우주의 먼지를 관측해 그 흐름에 영향을 미치는 우주 자기장을 관측할 수 있습니다. 

 이번 관측에서는 은하 나선팔 생성 이론인 wave density 이론에 부합되는 결과가 나왔습니다. 이에 따르면 은하 나선팔은 선풍기 팬의 날개처럼 중앙의 벌지에 붙어 회전하는 것이 아니라 중력과 자기장에 의해 파도처럼 물결치면서 물질의 밀도가 올라가 생성되고 이동합니다. 자기장 단독으로는 이런 힘을 낼 수 없지만 중력과 은하계의 자전에 따라 나선팔을 형성하는 웨이브가 나오는 것입니다. 

 소피아는 현재 유일한 대형 공중 천문대로 많은 과학적 성과를 거두고 있습니다. 앞으로 계속해서 우주 자기장을 통해 우주의 비밀을 풀어 나갈 것으로 예상합니다. 

 참고 

"SOFIA/HAWC+ Traces the Magnetic Fields in NGC 1068," E. Lopez-Rodriguez et al., 2019, to appear in the Astrophysical Journal, arxiv.org/abs/1907.06648

https://phys.org/news/2019-12-milky-galaxy-spiral.html