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- 후광의 1301개 거대한 별의 거리와 움직임 분석
- 왜소 은하의 꼬리 모양 용골은 그것이 던지는 암흑 물질의 특성을 드러내

은하수 : 외부 후광의 새로운지도
꼬리 모양의 난기류는 왜소 은하의 궤도와 암흑 물질을 드러낸다.

천문학자들이 처음으로 우리 은하의 외부 영역인 은하수 후광에 대한 더욱 정확한 지도를 만들었다. 별 분포는 대 마젤란운의 가까운 통과로 인해 길쭉한 난류를 나타낸다. 무엇보다도, 이것은 왜소 은하의 정확한 궤도를 드러내지만, 연구팀이 전문 잡지 "Nature Astronomy"에 보도한 것처럼 후광에 있는 암흑 물질의 본질에 대한 결론을 도출할 수 있게 한다. 

▲ 은하 (청록색)의 후광에는 두 개의 눈에 띄게 밀도가 높은 영역이 있다. 하나는 북쪽에서 확산되고 다른 하나는 남쪽에서 대략 꼬리 모양이다. © NASA / ESA / JPL-Caltech / Conroy et. al. 2021

은하수와 다른 은하의 별 원반은 가스와 플라즈마의 확장된 외피인 후광으로 둘러싸여 있다.
우리 이웃 은하 안드로메다에서는 너무 커서 은하수 가장자리까지 뻗어 있다. 일반적으로 은하의 후광에는 구상 성단과 별의 흐름의 형태로 된 몇 개의 별만 있다. 이를 위해 많은 암흑 물질이 후광에 모인다. 그들의 중력 효과가 은하 전체의 행동을 형성한다.

외부 후광에 대한 새로운 모습

은하수 후광의 내부는 상대적으로 잘 조사됐지만 은하 중심에서 20만 광년 이상 떨어진 외부는 그렇지 않다. 우리 은하와 주변 이웃의 상호 작용에 대해 드러나는 징후가 정확히 거기에 있다. 예를 들어, 원래는 파괴되거나 "강탈 당한" 왜소 은하에서 나온 가스와 별의 흐름이 있다.

외부 후광의 새로운 지도를 위해 Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics의 챨리 콘로이(Charlie Conroy)와 함께 일하는 천문학자들은 ESA의 가이아(Gaia) 위성과 NASA의 와이즈(WISE) 망원경의 데이터를 평가했다. 후광(Halo)에서 나온 1301개의 거대한 별에 대해, 그들은 거리와 움직임을 결정하고 은하 중심에서 32만5000광년 거리까지의 항성 축적과 밀도 난류 영역을 식별할 수 있었다. 

▲ 후광의 남쪽에 있는 꼬리 모양의 밀도 이상은 대마젤란 구름의 일종이다. © NASA / ESA / JPL-Caltech / Conroy et. al. 2021

후광에서 눈에 띄는 두 영역

새로운 지도는 은하수의 후광에 있는 두 개의 눈에 띄는 영역을 보여준다.
북쪽 절반에 확산된 고밀도 밀도 축적과 남쪽에 더 집중된 꼬리 모양 영역이다.
Conroy와 그의 팀은 “북쪽의 과잉 밀도는 전체 하늘의 거의 1/4에 걸쳐 있다”고 보고 했다.원인은 은하수와 가장 가까운 이웃인 대 마젤란운과의 중력 상호 작용에 의해 발생한다.

이 확산 왜소은하는 은하수 질량의 약 1/4을 차지하며 우리 은하에 점점 더 가까워지고 있다. 현재 은하 중심에서 단지 약 16만 광년 떨어져 있다. 이것은 대 마젤란 구름이 이미 은하수 후광 내에서 움직이고 있다는 것을 의미하며, 따라서 은하수의 중력 균형에도 영향을 미친다. 천문학자들이 설명했듯이, 이 영향은 두 은하의 공통 질량 중심을 이동시켜 더 많은 물질이 후광의 북쪽 지역으로 표류했다.

대 마젤란 구름의 여파
은하 평원 남쪽의 꼬리 모양 영역도 대 마젤란 구름과 직접 연결되어 있다.
그것은 왜소 은하의 일종의 항적(후류, 배가 지나간 자국)에 지나지 않는다. 왜소 은하가 은하수 후광을 통과할 때 궤도의 플라즈마에 난기류를 남기지만 무엇보다도 암흑 물질에 있다. 이제 별에서 읽을 수 있는 이상 현상은 호수에 떠다니는 나뭇잎이 물의 움직임을 반영하는 것과 유사한 방식으로 이 난기류를 반영한다.

흥미로운 점 :
이 꼬리 모양의 "후류(後流)" 모양, 강도 및 크기로부터 천문학자들은 이제 대 마젤란 구름이 어떤 경로를 따르고 있으며 은하수의 영향으로 인해 어떻게 변했는지에 대한 정보를 얻을 수 있다. 현재의 이론에 따르면, 왜소 은하는 은하수에 가까이 다가가면 추진력을 잃음에 틀림없다. 따라서 은하수가 은하수를 공전 할 때마다 속도를 늦추고 가까이 다가가야 한다.

왜소 은하의 첫 번째 통로

그러나 지도에서 볼 수 있듯이, 마젤란 구름은 처음으로 은하수에 너무 가까워졌다.
"지금 관찰된 매우 강한 국소 꼬리는 마젤란 구름이 여전히 우리 은하 주변의 첫 번째 통로에 있음을 보여준다"고 Conroy는 설명했다. "구름이 이미 은하수를 중심으로 하나 이상의 완전한 궤도를 돌고 있다면 꼬리가 더 약해져서 더 감지할 수 없기 때문이다."

예를 들어, 천문학자들은 이전 은하수 합병의 유물에 대해 그러한 해체를 관찰했다.
이 유물에는 개별 별이나 얇은 별 흐름만 남아 있다. 하버드 대학의 공동 저자 로한 나이두 (Rohan Naidu)는 “우리 지도의 꼬리는 은하가 어떻게 합쳐지는지에 대한 우리의 기본 아이디어가 정확하다는 확신을 준다”고 말했다.

대 마젤란 구름이 은하수의 암흑 물질 후광을 어떻게 바꾸 었는지 보여주는 동영상

© NASA / JPL-Caltech / NSF / R. 상처 / N. Garavito-Camargo 및 G. Besla

암흑 물질의 본질에 대한 언급

새로운 Halo지도는 우주에서 가장 큰 미스터리 중 하나인 암흑 물질의 본질을 이해하는 데도 도움이 될 수 있다. 마젤란 구름의 “후류(항적)”는 이 문제가 어떻게 작동하는지 그리고 그 구성에 대한 어떤 이론이 관찰과 일치하는지에 대한 결론을 도출할 수 있기 때문이다.
Conroy는 "이것은 물 대신 꿀을 통해 운전하면 변하는 배의 용골과 비슷하다"고 설명한다.

같은 방식으로 왜소 은하의 꼬리 모양 용골은 그것이 던지는 암흑 물질의 특성을 드러낸다.
"용골 파는 눈에 보이는 별만이 아니라 중력의 전체적인 힘에 의해 형성되기 때문에 그 존재와 형태는 퍼지 암흑 물질이나 자기 상호 작용 암흑 물질과 같은 비표준 모델 및 대안에 대한 엄격한 테스트다. 중력 모델 "이라고 천문학자들은 말한다.

지도와 여기에 기록된 천체 물리학적 데이터는 이제 관측치와 모델을 비교하기 위한 전제 조건을 제공한다.
(Nature Astronomy, 2021; doi : 10.1038 / s41586-021-03385-7)
출처 : NASA, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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