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- 가이아 우주망원경, 2013년 부터 지구 뒤 150만km 위치에서 은하수 조사
- 초당 수백 개의 우주 물체를 관찰하며 거리, 스펙트럼 및 움직임에 대한 정보 수집
- 목표는 은하수를 가능한 한 정확하고 완벽하게 3차원으로 매핑하는 것
- Gaia 새 데이터 세트, 은하의 80만개 이상 쌍성계와 태양계의 15만6000개 암석 물체의 위치와 움직임을 포착해 새로운 소행성을 매핑

가이아: 은하수의 새로운 모습
새로운 데이터 카탈로그, 우리 은하에 있는 18억 개의 별에 대한 세부 정보 보여준다.

별지진(Starquakes), 항성 이동 그리고 은하수의 가장 큰 화학 지도:
천문학자들이 유럽 가이아 임무에서 지금까지 가장 포괄적인 데이터 수집을 출판했다. 이것은 우리 은하의 구조와 발달에 대한 독특하고 새로운 통찰력을 제공한다. 새로운 카탈로그에는 거의 20억 개에 달하는 별의 운동, 온도, 화학 및 나이에 대한 데이터와 태양계의 소행성 및 은하수 외부의 은하에 대한 지도가 포함돼 있다. 

▲ ESA의 가이아 위성은 이제 은하수에 있는 거의 20억 개의 별들의 특징과 움직임을 매핑했다. © ESA/ATG medialab, ESA/Gaia/DPAC

2013년부터 유럽 가이아 우주 망원경은 지구 뒤 약 150만 킬로미터 위치에서 은하수를 조사하고 있다. 가이아(Gaia)는 여러 망원경과 센서를 사용해 초당 수백 개의 우주 물체를 관찰하여 거리, 스펙트럼 및 움직임에 대한 정보를 수집한다. 임무의 목표는 은하수를 가능한 한 정확하고 완벽하게 3차원으로 매핑하는 것이다.

최근 몇 년 동안 Gaia 임무는 업데이트된 항성 목록을 여러 번 발행했다. 이 데이터를 기반으로 천문학자들은 무엇보다도 은하수의 가계도를 재구성하고 별의 이동과 은하 밖에 별의 "도난"을 설명했다.

18억 개의 별에 대한 자세한 데이터

이제 새롭고 훨씬 더 완전한 Gaia 데이터 세트가 있다. 2020년 예비 3번째 별 카탈로그에 포함된 약 18억 개의 별에 대한 새로운 세부 정보를 제공한다. 위성의 분광 측정 덕분에 여기에는 화학 성분, 항성 온도, 색상, 질량, 별이 우리를 향해 또는 멀어지는 나이와 속도에 대한 데이터가 포함된다.

독일 항공우주센터(DLR)의 가이아 프로젝트 매니저인 알레산드라 로이(Alessandra Roy)는 "또 다른 하이라이트는 지금까지 우리은하의 쌍성계에 대한 가장 큰 개체수 조사이며, 이는 별 형성을 이해하는 데 중요하다"라고 말했다. 소행성과 행성의 위성과 같은 수천 개의 태양계 물체와 은하수 외부의 수백만 개의 은하와 퀘이사도 새 데이터 세트에 포함된다.

▲ 새로운 가이아 데이터를 기반으로 한 이 4개의 지도는 은하수에 있는 별의 측면 운동과 결합된 반경 방향 속도와 반경 방향 속도를 보여준다. 또한 별의 금속성 형태의 먼지 분포와 화학 성분도 포함된다. © ESA/Gaia/DPAC/ CC-by-sa 3.0 IGO

은하수의 화학적 DNA

새로운 데이터 세트를 통해 Gaia는 우리 은하의 가장 큰 화학 지도를 보여준다. 그것은 별의 원소 구성과 태양의 가장 가까운 이웃에서 은하수의 가장 먼 변두리까지의 분포를 보여준다. 우주 초기의 성간 매질에는 오늘날보다 더 적은 양의 중원소가 포함돼 있었기 때문에 별의 "금속 함량"은 또한 별의 형성 시기와 기원에 대한 결론을 내릴 수 있게 해준다.

University College London의 George Seabroke는 "Gaia의 화학적 매핑은 인간 게놈의 시퀀싱과 비슷하다"라고 설명한다. "화학적으로 특성화할 수 있는 별이 많을수록 우리 은하 전체를 더 잘 이해할 수 있다. 현재 화학 카탈로그에는 이전의 지구 기반 카탈로그보다 10배 더 큰 600만 개의 별이 포함돼 있으며 이는 진정으로 혁명적이다.”

가이아 데이터는 무엇보다도 우리 은하의 중심과 주 평면에 있는 별들이 멀리 있는 천체보다 금속이 더 풍부하다는 것을 보여준다. 천문학자들은 이제 화학 성분을 사용하여 원래 다른 은하에서 온 별을 식별할 수 있다. 프랑스 리비에라 천문대(French Riviera Observatory)의 알레한드라 레시오-블랑코(Alejandra Recio-Blanco)는 "우리 은하는 아름다운 별들의 용광로다. 이런 다양성은 우리 은하 내에서의 이동 과정과 외부 은하로부터의 강착 과정을 보여주기 때문에 매우 중요하다"라고 말했다.

흔들리는 별

새로운 데이터에서 가장 놀라운 발견 중 하나는 가이아 위성이 별의 표면에서 모양을 바꾸는 작은 움직임인 별지진(starquake)도 감지할 수 있다는 것이다. 천문대는 이전에 별이 팽창하고 수축하는 규칙적인 방사형 진동을 감지했다. 이제 가이아는 별의 전체 모양을 바꾸는 비방사형 진동도 감지했다. 그들은 거대한 쓰나미처럼 별을 통과한다.

최근 모델에 따르면 망원경은 실제로 발생해서는 안 되는 일부를 포함해 수천 개의 별에서 방사형이 아닌 지진을 감지했다. “스타퀘이크는 우리에게 별, 특히 별의 내부 작용에 대해 많은 것을 가르쳐준다. 가이아는 거대한 별의 '별자리론'을 위한 금광이다"라고 벨기에 루벤 가톨릭 대학교의 Conny Aerts가 말했다. 

별 이동, 이중성과 소행성

이전의 가이아 별 카탈로그와 마찬가지로 이 새로운 데이터 세트는 하늘을 가로지르는 약 3천만 개의 별의 움직임과 반경 방향 속도(그들이 우리를 향해 날아가거나 멀어지는 속도)를 보여준다. 이를 통해 천문학자들은 이 별들의 3차원 운동을 자세히 분석할 수 있다. 이것은 예를 들어 그들의 기원지, 이동 또는 다른 항성계로의 가까운 통로에 대한 결론을 내릴 수 있도록 한다.

또한 Gaia 데이터 세트에는 우리은하의 80만개 이상의 쌍성계와 우리 태양계의 15만6000개 암석 물체의 위치와 움직임을 포착하는 새로운 소행성 매핑이 포함돼 있다. 데이터 패키지에는 천만 개의 변광성, 성간 물질의 먼지, 우리 은하 외부의 퀘이사와 은하에 대한 자세한 정보도 포함되어 있다.

새로운 발견에 흥분

“특정 물체를 노리는 다른 임무와 달리 가이아 임무는 측량 임무다. 이것은 Gaia가 더 전문화된 다른 임무에서 놓칠 수 있는 발견을 불가피하게 만들 것임을 의미한다”라고 유럽 우주국 ESA의 Timo Prusti가 말했다. "이것은 가이아의 강점 중 하나이며 우리는 천문학자들이 새로운 데이터에 뛰어들어 우리의 고향 은하와 그 주변에 대해 더 많이 배우기를 고대하고 있다.“
(Gaia Data Release 3, 2022)
출처: 유럽우주국(ESA)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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