은하가 '다른 은하와의 만남'을 기억한다
은하가 '다른 은하와의 만남'을 기억한다
  • 함예솔
  • 승인 2019.03.03 08:30
  • 조회수 2688
  • 댓글 0
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은하의 회전?

  • 은하 회전과 이웃 은하 운동 간의 상관성은 은하의 외곽부 회전에서 더욱 뚜렷하게 나타납니다. 은하의 안쪽보다는 바깥쪽이 외부의 영향을 받기 더 쉽기 때문입니다.
  • 회전 은하가 어둡고 가벼울수록, 이웃 은하는 밝고 무거울수록 상관성이 높게 나타납니다. 이는 가벼운 은하일수록 외부의 영향을 쉽게 받고 무거운 이웃 은하일수록 다른 은하에게 쉽게 영향을 주기 때문입니다.
  • 이러한 결과는 운동학적 상관성이 은하와 은하 사이의 직접적인 상호 작용에서 기원했다는 점을 뒷받침합니다.

 

대표적인 충돌 은하인 부자은하, M51의 모습. 출처: 한국천문연구원
대표적인 충돌 은하인 부자 은하, M51의 모습. 출처: 한국천문연구원

뭘 발견했나?

 

  • 은하들은 가까운 거리를 스쳐 지나가며 상호 작용을 하는데, 그러한 상호 작용이 은하의 회전에 직접적인 영향을 미친다는 관측 증거가 이번에 최초로 발견됐습니다. 
  • 한국천문연구원 연구진은 3차원 분광 관측 자료를 분석해 은하의 회전 방향이 이웃 은하의 평균적인 운동 방향과 뚜렷한 상관성을 보인다는 사실을 밝혀냈습니다.
  • 또한, 이러한 상관성은 최대 260만 광년 떨어진 이웃 은하들에서도 발견됐습니다.
  • 은하가 1억 년에 6만 광년 정도를 이동한다고 추정할 때, 은하는 약 40억 년 전에 다른 은하와 만났던 기억을 '회전'이라는 운동학적 성질에 간직하고 있는 셈입니다.
  • 이번 연구는 천문학 학술지 <미국천체물리학 저널(The Astrophysical Journal)>에 게재됐습니다. 

 

어떻게 조사했나?

 

  • 연구진은 3차원 분광 관측 자료를 통해 정확한 회전 방향을 측정할 수 있는 400여 개 은하들을 분석했습니다. 3차원 분광 관측은 은하에서 나오는 빛의 스펙트럼을 잘게 쪼개어 분석할 수 있게 해주는 최신 관측 기법입니다. 
  • 이렇게 분석된 은하들의 회전축을 나란히 정렬해 이웃 은하들의 운동 방향 분포와 모두 겹쳐보았습니다.
  • 그 결과, 관찰자인 우리에게서 멀어지고 있는 운동과 가까워지고 있는 운동을 구분해 은하의 회전 방향이 이웃 은하의 평균적인 운동 방향과 뚜렷한 상관성을 보인다는 사실을 알아냈습니다. 

 

은하의 회전과 이웃 은하 운동의 상관관계 분석 결과 요약. 출처: 한국천문연구원
은하의 회전과 이웃 은하 운동의 상관관계 분석 결과 요약. 출처: 한국천문연구원

특이한 점은?

  • 이번 연구에 사용한 관측 자료는 칼리파(CALIFA, Calar Alto Legacy Integral Field Area Survey) 데이터로, 이는 독일과 스페인이 공동 운영하는 칼라 알토 천문대(Calar Alto Observatory)에서 공개 제공하는 3차원 분광 탐사관측 자료입니다. 

 

상호 작용하고 있는 은하 집단 사진. 출처: NASA, ESA 및 허블 헤리티지 팀(STScI / AURA)
상호 작용하고 있는 은하 집단. 출처: NASA, ESA 및 허블 헤리티지 팀(STScI / AURA)

이유가 뭘까?

  • 은하들 간의 상호 작용은 회전과 같은 운동성 외에도 많은 흔적을 남깁니다. 은하를 구성하는 별들의 나이 분포를 바꿔 놓기도 하고, 은하의 전체적인 형태가 크게 바뀌기도 합니다. 그러나 이러한 성질들은 오랜 시간 지나면 다시 변하게 됩니다.
  • 상호 작용으로 인해 새로운 젊은 별들이 탄생하더라도 시간이 지나면, 그 별들은 결국 늙어가게 됩니다. 은하의 형태 또한 상호작용 직후에는 다소 복잡하지만, 많은 시간이 흐르면 보다 더 단순한 모양으로 변하게 됩니다. 
  • 반면, 어떤 물체가 회전하는 정도를 나타내는 각운동량은 에너지와 같이 본질적으로 보존되는 물리량입니다. 각운동량은 어떤 물체가 회전하면서 갖게 되는 에너지를 나타내는 물리량을 말하는데요. 물체를 구성하는 물질이 회전의 중심점으로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지, 얼마나 무거운지, 얼마나 빠르게 움직이는지에 따라 결정됩니다. 일단, 외부의 영향을 받아 각운동량의 변화가 발생하면 다시 추가적인 외부 영향이 있기 전까지 그 계(system)가 가진 각운동량은 아무리 긴 시간이 흘러도 그대로 유지됩니다.
  • 따라서 은하의 운동학적 특성을 이해하고 기원을 추적해 은하의 진화 과정을 규명하는 중요한 단서를 찾을 수 있습니다.

 

"지금까지는 은하가 놓여있는 다양한 환경에 따라 은하가 얼마나 빠르게 회전하는지에 초점을 둔 연구들이 많았습니다. 은하의 회전축과 회전 방향을 결정하는 요인에 관한 연구는 최근에서야 주목을 받는 연구주제입니다. 은하의 회전 방향이 이웃 은하의 운동 방향에 영향을 받을 수 있다는 점에 착안해 새로운 연구 성과를 내놓을 수 있었습니다"

-한국천문연구원 광학천문본부 이준협 박사-

 


##참고자료##

 

Lee, Joon Hyeop, et al. "Galaxy Rotation Coherent with the Motions of Neighbors: Discovery of Observational Evidence." arXiv preprint arXiv:1901.02151 (2019).


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