허블과 찬드라 우주망원경이 가장 고밀도 은하의 증거를 찾아내다.

 

 

우리 지근 거리의 우주에서 가장 밀도가 높은 은하가 발견된 것 같다.

M60-UCD1 으로 알려져 있는 이 은하는 M60으로도 불리는 NGC 4649 타원은하 근처에 위치하고 있으며 지구로부터의 거리는 5천 4백만 광년이다.

 

이 합성 사진은 M60과 M60을 감싸고 있는 지역을 보여주는 것으로
찬드라 X선 망원경이 촬영한 데이터는 분홍색으로, 그리고 허블 우주망원경이 촬영한 데이터는 삼원색으로 나타나있다.

 

찬드라 X선 망원경의 데이터는 고온의 가스 및 블랙홀과 중성자 별들을 포함하고 있는 이중성계를 보여주고 있으며
허블의 데이터는 M60의 별들과 M60-UCD1을 포함한 이웃 은하들의 모습을 보여주고 있다.

 

허블 사진에서 M60-UCD1이 화살표로 표시되어 있다.

 

상식을 벗어나는 엄청난 숫자의 별들이 몰려 있는 M60-UCD1은 "초고밀도의 왜소은하(ultra-compact dwarf galaxy)"이다.

 

이 은하는 허블 우주망원경에 의해 발견되었으며 찬드라 X선 망원경과 지상에 위치하고 있는 광학 망원경들에 의해 추가 관측이 실시되었다.

 

하와이의 켁 10미터 망원경으로 관측한 결과에 의하면 이 은하는 자신이 속하는 유형의 은하로서는 가장 밝게 빛나며 가장 무거운 은하중 하나로서 그 질량은 태양 질량의 2억배에 달한다.

 

 

주목할 만한 것은 반경 80광년 범위내에서 이 질량의 반 정도가 발견된다는 것이다.

 

이러한 사실은 지구에서 탐색된 우리 은하의 이웃 은하들에 비해 1만 5천배의 밀도로 별들이 몰려 있다는 사실을 의미하며 별들은 25배정도 더 가까이 위치하고 있음을 의미한다.

 

아리조나의 6.5미터 다중반사경 망원경을 이용한 관측결과는 M60-UCD1에 있는 별들에서는 수소나 헬륨보다 훨씬더 무거운 원소들이 함유되어 있음을 보여준다.
그 측정치는 우리 태양과 유사하다는 점이 발견되었다.

 

또다른 흥미로운 사실은 M60-UCD1에 대한 찬드라 X선 망원경의 관측데이터에서 그 중심에 매우 밝은 X선원이 포착되었다는 사실이다.

 

이 X선원에 대한 설명 중 하나는 이곳에 태양질량의 1천만배에 달하는 질량을 가진 블랙홀이 있을 것이라고 추측하고 있다.

 

천문학자들은 M60-UCD1과 초고밀도의 왜소은하들이 애초에 빽빽하게 뭉쳐진 성단을 가진채로 탄생했는지, 아니면 원래 가지고 있던 별들이 떨어져 나가면서 좀더 소규모의 은하가 된것인지 여부를 판명하기 위해 노력하고 있다.

 

거대한 블랙홀은 성단 내에서는 발견되지 않기 때문에 이 X선원이 거대 질량의 블랙홀 때문이라는 것이 사실이라면 이 은하는 M60-UCD1과 하나 또는 그 이상의 은하들간의 충돌에 의해 만들어진 것으로 추측할 수 있다.

 

M60-UCD1의 엄청난 질량과 수소나 헬륨보다 훨씬더 무거운 원소들이 풍부하게 존재한다는 사실은 이 은하가 훨씬 더 큰 규모의 은하로부터 남겨진 조각이라는 이론에 대한 논쟁거리가 된다.

 

만약 별들이 떨어져나간 사건이 발생했던 것이라면 이 은하의 원래 질량은 현재의 질량대비 50~200배 정도 더 무거웠을 것이다.
그정도의 질량의 은하라면 우리 은하나 다른 여타 은하들처럼 무거운 질량의 블랙홀을 만들 수 있었을 것이다.
아주 오래전에 별들이 떨어져 나가는 일들이 발생했고, M60-UCD1는 수십억년에 걸쳐 현재의 크기로 잔류하게 되었을 가능성이 있다.

 

학자들은 M60-UCD1의 연령이 백억년이 넘었을 것으로 예측하고 있다.

 

이번 연구 결과는 Astrophysical Journal에 9월 20일 온라인판과 함께 개재되었다.

 

허블 우주망원경이 촬영한 가시광선 사진

 

 

찬드라 X선 망원경이 촬영한 X선 사진

 

 

 

* 출처 : 허블사이트 2013년 9월 24일 발표 뉴스
   http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2013/40

 

원문>

 

Image: Ultra-compact Dwarf Galaxy M60-UCD1

ABOUT THIS IMAGE:

The densest galaxy in the nearby universe may have been found. The galaxy, known as M60-UCD1, is located near a massive elliptical galaxy NGC 4649, also called M60, about 54 million light-years from Earth.

This composite image shows M60 and the region around it, where data from NASA's Chandra X-ray Observatory are pink and data from NASA's Hubble Space Telescope are red, green and blue. The Chandra image shows hot gas and double stars containing black holes and neutron stars, and the Hubble image reveals stars in M60 and neighboring galaxies including M60-UCD1. The arrow points to M60-UCD1 in a Hubble image.

Packed with an extraordinary number of stars, M60-UCD1 is an "ultra-compact dwarf galaxy." It was discovered with Hubble, and follow-up observations were done with Chandra and ground-based optical telescopes.

It is the most luminous known galaxy of its type and one of the most massive, weighing 200 million times more than our Sun, based on observations with the Keck 10-meter telescope in Hawaii. Remarkably, about half of this mass is found within a radius of only about 80 light-years. This would make the density of stars about 15,000 times greater than found in Earth's neighborhood in the Milky Way, meaning that the stars are about 25 times closer.

The 6.5-meter Multiple Mirror Telescope in Arizona was used to study the amount of elements heavier than hydrogen and helium in stars in M60-UCD1. The values were found to be similar to our Sun.

Another intriguing aspect of M60-UCD1 is that the Chandra data reveal the presence of a bright X-ray source in its center. one explanation for this source is a giant black hole weighing in at some 10 million times the mass of the Sun.

Astronomers are trying to determine if M60-UCD1 and other ultra-compact dwarf galaxies are either born as jam-packed star clusters or if they are galaxies that get smaller because they have stars ripped away from them. Large black holes are not found in star clusters, so if the X-ray source is in fact due to a massive black hole, it was likely produced by collisions between the M60-UCD1 and one or more nearby galaxies. M60-UCD1's great mass and the abundances of elements heavier than hydrogen and helium are also arguments for the theory that galaxy is the remnant of a much larger galaxy.

If this stripping did occur, then the galaxy was originally 50 to 200 times more massive than it is now, which would make the mass of its black hole relative to the original mass of the galaxy more like the Milky Way and many other galaxies. It is possible that this stripping took place long ago and that M60-UCD1 has been stalled at its current size for several billion years. The researchers estimate that M60-UCD1 is more than about 10 billion years old.

These results appear online and have been published in the September 20th issue of The Astrophysical Journal Letters. The first author is Jay Strader, of Michigan State University in East Lansing, MI. The co-authors are Anil Seth from University of Utah, Salt Lake City, UT; Duncan Forbes from Swinburne University, Hawthorn, Australia; Giuseppina Fabbiano from Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), Cambridge, MA; Aaron Romanowsky from San Jose State University, San Jose, CA; Jean Brodie from University of California Observatories/Lick Observatory, Santa Cruz, CA; Charlie Conroy from University of California, Santa Cruz, CA; Nelson Caldwell from CfA; Vincenzo Pota and Christopher Usher from Swinburne University, Hawthorn, Australia; and Jacob Arnold from University of California Observatories/Lick Observatory, Santa Cruz, CA.

Object Names: M60, M60-UCD1

Image Type: Astronomical/Annotated

 

Credit: NASA, ESA, CXC, and J. Strader (Michigan State University)