우주 이야기 1079 - 70억년 전 거대 은하단 충돌 포착

(Image of a distant cluster of galaxies (PSZ2 G091.83+26.11) at 7 billion light years from Earth. The most yellowish-white spots are complete galaxies, some spots are foreground stars. The X-rays (blue) stem from gas of about 10 million to 100 million degrees hot. The radio waves (red) originate from particles that have been accelerated to almost the speed of light. Credit: PanSTARRS/NASA/ Chandra/LOFAR)

네덜란드 레이던 대학 (Leiden University)이 이끄는 국제 과학자팀이 지구에서 70억 광년 떨어진 위치에서 발생한 거대 은하단 충돌을 관측하는 데 성공했습니다. 은하단은 수백에서 수천 개 이상의 은하가 모인 거대한 집단으로 이 역시 중력에 의해 다른 은하단과 충돌 합체해 더 큰 은하단이 될 수 있습니다. 과학자들은 여러 은하단의 충돌 현상을 관측했지만, 너무 멀리 떨어진 은하단의 충돌을 연구하는 데는 한계가 있었습니다.

은하가 충돌해도 별 사이의 거리는 너무 멀기 때문에 별 끼리 충돌하는 일은 좀처럼 발생하지 않습니다. 은하단 충돌에서도 마찬가지입니다. 과학자들은 다른 방법으로 은하단 충돌 지도를 그릴 수 있습니다. 바로 가스와 전파입니다. 은하 사이 가스는 충돌로 인해 뜨겁게 가열되어 X선 영역에서 에너지를 방출하며 두 은하단의 전자는 빛의 속도로 가속되어 전자파를 방출합니다.

연구팀은 지금까지 전파 망원경으로 관측하기 어려웠던 은하단 충돌 전파를 관측하기 위해 유럽에 건설된 거대 전파 망원경 어레이인 LOFAR (Low-Frequency Array)를 이용했습니다. 2만개의 작은 안테나가 1000km에 걸쳐 넓게 퍼져 각 은하단을 8시간 정도 관측한 결과 PSZ2 G091.83+26.11의 충돌 구조를 좀 더 입체적으로 이해할 수 있었습니다. 이 은하단은 300만 광년에 걸쳐 있는데, 내부에는 생각보다 강력한 자기장이 존재하는 것으로 보입니다. (사진)

과학자들은 먼 거리에 있는 천체에 대해서 더 자세히 알고 싶어합니다. 멀리 떨어진 천체일수록 더 오래전 과거를 보여주기 때문입니다. 오래전 우주에서는 활발한 은하와 은하단의 충돌과 합체가 일어나 지금 우리가 보는 대형 은하와 초은하단이 형성되었습니다. 과학자들은 최신 관측 장비를 통해 이 과정을 밝혀낼 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2020-11-astronomers-gigantic-collisions-galaxy-clusters.html

Fast magnetic field amplification in distant galaxy clusters, Nature Astronomy (2020). DOI: 10.1038/s41550-020-01244-5 , www.nature.com/articles/s41550-020-01244-5

https://en.wikipedia.org/wiki/Low-Frequency_Array_(LOFAR)

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