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다른 은하와의 만남 기억하며 도는 '로맨틱 은하'

송고시간2019-02-21 09:30

"이웃 은하와의 상호작용이 은하 회전에 영향" 최초 포착

한국천문연구원 분석…은하 진화과정 밝힐 단서 가능성

대표적인 충돌 은하인 부자은하, M51. M51의 나선팔 끝에 동반 은하인 NGC 5195가 있다. NGC 5195는 M51을 스쳐 지나가면서 서로의 인력으로 팔이 연결됐다. 이처럼 이웃 은하들은 가까운 거리를 스쳐 지나가며 상호작용을 주고받는데, 그런 움직임이 은하 회전에 직접적인 영향을 미친다는 관측 증거를 최초로 발견했다. (사진 출처: CAHA, Descubre, DSA, OAUV) [한국천문연구원 제공=연합뉴스]

대표적인 충돌 은하인 부자은하, M51. M51의 나선팔 끝에 동반 은하인 NGC 5195가 있다. NGC 5195는 M51을 스쳐 지나가면서 서로의 인력으로 팔이 연결됐다. 이처럼 이웃 은하들은 가까운 거리를 스쳐 지나가며 상호작용을 주고받는데, 그런 움직임이 은하 회전에 직접적인 영향을 미친다는 관측 증거를 최초로 발견했다. (사진 출처: CAHA, Descubre, DSA, OAUV) [한국천문연구원 제공=연합뉴스]

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 이웃 은하와의 상호작용이 은하 회전에 영향을 미친다는 증거가 최초로 포착됐다.

한국천문연구원은 은하 회전 방향이 이웃 은하 평균 운동 방향과 뚜렷한 상관성을 보인다는 사실을 확인했다고 21일 밝혔다.

우리 은하를 비롯한 대부분 은하는 일정한 움직임을 보이며 회전한다.

고립돼 있기보다는 다른 이웃 은하와 조화를 이루며 존재한다는 뜻이다.

연구진은 은하 회전 방향을 측정하기 위해 분광 관측 자료를 분석했다.

정확한 방향성을 알 수 있는 400여 개 은하를 대상으로 삼았다.

3차원 분광 관측은 은하 스펙트럼을 공간적으로 잘게 쪼개 뜯어볼 수 있는 기법이다.

연구진은 은하 회전축을 나란히 정렬해 주변에 위치한 이웃 은하의 운동 방향 분포를 모두 겹쳐봤다.

그랬더니 은하 회전 방향이 이웃 은하의 평균적인 운동 방향과 연관돼 있다는 게 드러났다.

은하 회전과 이웃 은하 운동 간 상관성은 은하 외곽부 회전에서 더 뚜렷하게 관찰됐다.

은하 안쪽보다는 바깥쪽이 외부 영향을 받기 쉽기 때문이다.

회전하는 은하가 어둡고 가벼울수록, 또 이웃 은하가 밝고 무거울수록 상호 경향성은 뚜렷했다.

이는 운동학적 상관성이 은하와 은하 사이 직접적인 상호작용에서 기원한 것이라는 가설을 뒷받침한다고 연구진은 설명했다.

은하 회전과 이웃 은하 운동 상관관계 분석 결과 설명도. 한 은하의 회전 방향(빨간색 네모 안) 안에서 빨간 부분은 관찰자인 우리로부터 뒤로 멀어지는 운동이다. 파란 부분은 우리에게 가까이 다가오고 있는 운동을 뜻한다. 그 위에 겹쳐 그려진 것은 한 은하 내부 밝기 분포를 등고선 형태로 나타낸 등광도 곡선이다.검은색 상자는 400여 개의 은하 회전축을 나란히 정렬한 뒤 그 좌우에 분포하는 이웃 은하 운동을 누적해서 나타냈다. 빨간색이 짙을수록 우리에게서 빠르게 멀어지고, 파란색이 짙을수록 우리에게 빠르게 다가온다. 평균적으로 오른쪽 이웃 은하가 멀어지고 왼쪽 이웃 은하가 가까워진다면, 중심에 정렬한 400여개 은하 회전 방향과 이웃 은하 평균 운동 방향이 일치한다고 말할 수 있다.아래쪽 그래프는 좌우 거리에 따른 이웃 은하 누적 평균 속도 분포다.

은하 회전과 이웃 은하 운동 상관관계 분석 결과 설명도. 한 은하의 회전 방향(빨간색 네모 안) 안에서 빨간 부분은 관찰자인 우리로부터 뒤로 멀어지는 운동이다. 파란 부분은 우리에게 가까이 다가오고 있는 운동을 뜻한다. 그 위에 겹쳐 그려진 것은 한 은하 내부 밝기 분포를 등고선 형태로 나타낸 등광도 곡선이다.검은색 상자는 400여 개의 은하 회전축을 나란히 정렬한 뒤 그 좌우에 분포하는 이웃 은하 운동을 누적해서 나타냈다. 빨간색이 짙을수록 우리에게서 빠르게 멀어지고, 파란색이 짙을수록 우리에게 빠르게 다가온다. 평균적으로 오른쪽 이웃 은하가 멀어지고 왼쪽 이웃 은하가 가까워진다면, 중심에 정렬한 400여개 은하 회전 방향과 이웃 은하 평균 운동 방향이 일치한다고 말할 수 있다.아래쪽 그래프는 좌우 거리에 따른 이웃 은하 누적 평균 속도 분포다.

상관성은 최대 260만 광년 떨어진 이웃 은하에서도 발견됐다.

아주 오랜 시간 전에 다른 은하와 만났던 기억을 회전이라는 운동학적 성질로 간직하고 있는 셈이다.

이번 연구에 사용한 관측 자료는 칼리파(CALIFA·Calar Alto Legacy Integral Field Area Survey) 데이터다.

독일과 스페인이 공동 운영하는 칼라 알토 천문대에서 공개된다.

어떤 물체가 회전하는 정도를 나타내는 각운동량(角運動量)은 본질적으로 보존된다.

추가적인 외부 영향이 있기 전까지 하나의 계(system)가 가진 각운동량은 아무리 시간이 흘러도 그대로 유지된다.

이 때문에 은하의 운동학적 특성을 이해하는 건 은하 진화과정을 규명하는 중요한 단서가 될 수 있다.

한국천문연구원 광학천문본부 이준협 박사는 "은하의 회전축과 회전 방향을 결정하는 요인에 관한 연구는 최근에서야 주목받는 주제"라며 "은하 회전 방향이 이웃 은하 운동 방향에 영향을 받을 수 있다는 점에 착안해 새로운 연구 성과를 내놓을 수 있었다"고 말했다.

성과를 담은 논문은 천문학 분야 최상위급 학술지 미국 '천체물리학저널'(The Astrophysical Journal) 10일 자에 실렸다.

연구진은 오스트레일리아 천문대에서 최대 3만여 개 은하를 대상으로 진행하고 있는 차세대 대규모 3차원 분광 탐사관측 프로젝트 '헥터'(Hector) 참여를 추진 중이다.

walden@yna.co.kr

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