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우주 이야기 1435 - 제임스 웹 우주 망원경이 포착한 스타버스트 은하와 성단


 

(The central 870 pc of the Cigar Galaxy seen with NIRCam. Credit: Levy et al., 2024.)

제임스 웹 우주 망원경은 2021년부터 지금까지 2년 반 동안 임무를 수행하면서 엄청난 과학적 성과를 거뒀습니다. 허블 우주 망원경이나 지상의 대형 망원경으로 볼 수 없던 천체를 확인할 수 있는 강력한 성능 덕분입니다. 최근 제임스 웹 우주 망원경은 이미 여러 번 관측이 이뤄졌지만, 제임스 웹 우주 망원경 등장 이전에는 제한적 관측이 이뤄졌던 담배 은하 (Cigar Galaxy)의 상세한 모습을 파악했습니다.

담배 은하는 지구에서 1173만 광년 떨어진 은하로 많은 별이 새로 생성되고 있는 스타버스트 은하 (starburst galaxy) 중 하나입니다. 은하 자체는 지름 4만 광년에 질량은 태양의 100억 배 정도로 우리 은하보다는 작지만 더 많은 별이 생성됩니다. 담배 은하는 지구에서 가장 가까운 스타버스트 은하로 지금까지 많은 관측이 이뤄졌습니다.

과학자들은 담배 은하에서 새로운 별이 생성되는 성단 (star cluster)를 여러 개 발견했습니다. 성단은 별이 여럿 모여 중력으로 서로 집단을 이룬 것으로 마치 별로 만든 커다란 공처럼 보입니다. 담배 은하 중심부 3000광년 이내에는 이런 성단이 260개 정도 관측됐고 외곽에서도 363개나 관측됐습니다.

애리조나 투손의 스튜워드 천문대의 레베카 레비 (Rebecca C. Levy of the Steward Observatory in Tucson, Arizona)가 이끄는 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경으로 담배 은하를 더 상세히 관측했습니다. 그 결과 1,357개의 성단을 찾아내는 데 성공했습니다. 이 가운데 87%가 새로운 성단으로 확인되어 총 1000개 이상의 새로운 성단을 찾아낸 것으로 밝혀졌습니다.

이 성단은 질량이 적어도 태양의 1만 배 정도로 반지름은 3.3 광년 정도에 불과합니다. 가장 큰 성단은 태양의 100만 배의 질량을 지니고 있으며 총 질량은 태양의 4,000만 배에 달합니다.

이 성단들은 아마도 별이 생성되는 가스 성운에서 같이 태어난 후 서로 중력에 끌려서 거대한 집단을 형성하면서 만들어졌을 것입니다. 담배 은하에서는 수많은 별이 새로 생기며 성단 역시 많아진 것으로 생각됩니다.

물론 이는 이론적으로 예측할 수 있는 일이지만, 제임스 웹 우주 망원경이 아니라면 이렇게 상세히 들여다보지는 못했을 것입니다. 과학자들은 제임스 웹 우주 망원경 덕분에 과거 잘 알려진 천체에서 새롭게 알려지지 않았던 사실을 계속해서 발견하고 있습니다.

참고

https://phys.org/news/2024-08-astronomers-thousand-star-cluster-candidates.html

Rebecca C. Levy et al, JWST Observations of Starbursts: Massive Star Clusters in the Central Starburst of M82, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2408.04135

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