우주 이야기 1136 - 은하계 크기 가스에 별이 없다? 우주의 외로운 구름

(The orphan cloud is the blue umbrella-shaped part of this image, which is color-coded to show the X-ray part of the cloud in blue, the warm gas in red and the visible region in white. Credit: European Space Agency / XMM-Newton)

앨라배마 대학 (University of Alabama in Huntsville (UAH))의 과학자들이 은하계 만큼 크지만 별이 하나도 없는 외로운 성간 구름을 발견했습니다. 고아 혹은 외로운 구름 (orphan or lonely cloud)이라고 불리는 이 구름은 지구에서 3억 광년 정도 떨어진 A1367(Leo Cluster)라는 은하단에서 포착되었습니다. 이 은하단에는 70개 정도의 은하가 있는데, 다른 은하단과 마찬가지로 은하와 은하 사이에는 상당한 공간이 있습니다. 외로운 구름은 은하가 전혀 없는 빈 공간에 존재합니다.

이 구름의 존재가 특이한 이유는 1만K에서 1000만K의 고온일 뿐 아니라 질량이 태양의 100억 배에 달하는데, 주변에 연결된 은하가 하나도 없는 장소에 있기 때문입니다. 우주 버전의 무인 지대 ("no-man's land")에 있는 셈입니다. 여기에 질량이 커도 크기는 훨씬 큰 구름이라 사실 우리 은하보다 큽니다. 따라서 가스의 밀도가 매우 낮기 때문에 별이 형성되지 않는 것입니다.

높은 온도와 막대한 질량을 감안하면 이 구름의 기원은 아마도 다른 대형 은하일 가능성이 높습니다. 은하 중심 블랙홀의 강력한 제트나 다른 은하의 중력이 대형 은하에서 가스를 분리시킨 후 우주를 떠돌게 된 것입니다. 매우 높은 온도는 그렇게 설명될 수 있습니다. 이 구름은 자체적으로 밀도가 높아져 새로운 은하를 형성하기에는 너무 밀도가 낮지만, 온도는 꽤 높은 편이라서 지금도 초속 1000-2000km의 속도로 팽창하고 있습니다.

연구팀은 이 과정을 유럽 우주국의 X선 우주 망원경인 XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror Mission), 유럽 남방 천문대의 VLT/MUSE (Very Large Telescope/Multi Unit Spectroscopic Explorer), 그리고 일본의 스바루 망원경을 통해 관측했습니다. (사진)

거대한 구름이라도 밀도는 공기보다도 훨씬 희박하기 때문에 사실 우리 눈에는 보이지 않습니다. 하지만 고온의 가스에서 나오는 X선 파장에서는 쉽게 관측할 수 있습니다. 이번 연구 결과는 여러 파장에서 우주를 관측하는 것이 왜 중요한지를 다시 보여주고 있습니다. 항상 눈으로 보이는 게 전부는 아닙니다.

참고

https://phys.org/news/2021-07-lonely-cloud-bigger-milky-galaxy.html

Chong Ge et al, An H α/X-ray orphan cloud as a signpost of intracluster medium clumping, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2021). DOI: 10.1093/mnras/stab1569

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