우주 이야기 1198 - 우리 은하의 두꺼운 디스크의 기원을 확인한 가이아 임무

 (Milky Way edge-on view. Credit: European Space Agency)

(An artist's impression of our Milky Way galaxy, a roughly 13 billon-year-old 'barred spiral galaxy' that is home to a few hundred billion stars. On the left, a face-on view shows the spiral structure of the Galactic Disc, where the majority of stars are located, interspersed with a diffuse mixture of gas and cosmic dust. The disc measures about 100 000 light-years across, and the Sun sits about half way between its centre and periphery. On the right, an edge-on view reveals the flattened shape of the disc. Observations point to a substructure: a thin disc some 700 light-years high embedded in a thick disc, about 3000 light-years high and populated with older stars. The edge on view also shows the Galactic Bulge, located in the central portion of the Milky Way and hosting about 10 billion stars, which are mainly old and red. The bulge, also visible in the face-on view on the left, has an overall elongated shape that resembles that of a peanut-shaped bar, with a half-length of about 10 000 light-years, making the Milky Way a barred spiral galaxy. Credit: European Space Agency) 

 우리 은하는 빅뱅 직후 생성된 초기 은하 중 하나가 주변의 다른 은하를 흡수하면서 점점 커져 현재의 대형 은하로 진화된 것으로 생각되고 있습니다. 거대한 막대 나선은하로 중심부의 볼록한 부분을 벌지 (Bulge)라고 부르고 그 주변으로 나선 팔 형태로 보이는 디스크 (Disc)가 있습니다. 그리고 여기 저기에 별들이 공처럼 모인 구상 성단 (Globular cluster)가 존재하고 이 전체를 큰 은하 헤일로라는 희박한 가스와 암흑 물질이 공처럼 둘러싼 구조입니다. 

 유럽 우주국 (ESA)의 가이아 임무는 우리 은하에 있는 수많은 별들을 장시간에 걸처 관측해 은하의 구조에 대한 많은 사실을 밝혀냈습니다. 가이아의 Early Data Release 3 (EDR3) 데이터와 중국의 Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST)의 데이터를 분석한 국제 과학자팀은 25만 개 이상의 별의 나이를 분석해 새로운 사실을 확인했습니다. 바로 우리 은하 디스크 가운데 두꺼운 부분 (thick disc)의 나이가 130억년으로 이전 알려진 것보다 20억년 더 많았다는 것입니다. 

 디스크는 우리 눈에 보이고 별이 집중되어 있는 얇은 디스크와 별은 적지만, 넓게 퍼져 있는 두꺼운 디스크 두 가지 구조를 지니고 있습니다. 이런 구조는 은하가 진화하면서 나중에 생겼다고 생각해왔지만, 이번 연구에 따르면 두꺼운 디스크의 생성은 우리 은하 초기에 이뤄진 것으로 생각할 수 있습니다. 

 

 연구팀에 따르면 우리 은하는 크게 두 가지 과정을 거쳐 형성되었는데, 우선 초기 우리 은하가 빅뱅 직후 8억년 후 (130억년 전) 형성되었고 20억년 후 가이아 소세지로 알려진 왜소 은하 Gaia-Sausage-Enceladus와 충돌하면서 이 은하 생성 과정이 더 촉진된 것으로 보입니다. 얇은 디스크와 태양처럼 그 안에 있는 별들은 그 이후 형성된 것입니다. 반면 두꺼운 디스크는 60억년 후 별의 생성이 떨어지기 시작해 지금의 모습이 되었습니다. 

 가이아 소세지: https://blog.naver.com/jjy0501/221548964232

 (동영상) 

 과학자들은 가이아 데이터를 통해 우리 은하의 과거와 현재에 대한 많은 정보를 얻고 있습니다. 현재 계속해서 데이터가 공개되는 중으로 올해 6월 13일에는 3차 관측 데이터 전체 (Gaia DR3)가 공개되어 우리 은하에 대한 이해를 한 단계 더 높여줄 것으로 기대됩니다. 

 참고 

 https://phys.org/news/2022-03-gaia-mission-milky-older.html

 Maosheng Xiang et al, A time-resolved picture of our Milky Way's early formation history, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04496-5