은하를 감싼 헤일로에 대해 보다 정교한 관측을 수행하다.

 

Credit: Image credit: ESA/Hubble, NASA, Digitized Sky Survey, MPG/ESO,  Acknowledgement: Davide de Martin

 

사진1> 이 사진은 인상적인 타원은하 센타우루스 A의 모습을 보여주고 있다.
최근 천문학자들이 별들로 구성된 희미한 헤일로에 대해 더 많은 것을 알기 위해 허블우주망원경을 사용하여 이 은하의 외곽을 관측했다.
이를 통해 이 은하의 헤일로가 예상보다 훨씬 장대한 규모로 펼쳐져 있음을 발견했는데, 그 규모는 하늘의 4도 영역을 차지하고 있었으며 이는 보름달 겉보기 밝기의 8배에 해당하는 너비이고, 실재 너비는 이 사진이 담고 있는 폭의 거의 두 배에 해당한다.
이 사진은 DSS2와 MPG/ESO 2.2미터 망원경, 그리고 허블 ACS로 촬영한 데이터를 합성한 것이다.

 

Credit: Image credit: ESA/Hubble, NASA, Digitized Sky Survey, MPG/ESO,  Acknowledgement: Davide de Martin

 

사진2> 이 사진에는 허블을 이용하여 관측한 두 개 지역이 붉은 색 사각형으로 나타나 있으며 하단 네모 박스에 해당 지역을 좀더 자세하게 보여주고 있다.
허블을 통해 관측된 또 다른 지역들은 훨씬 멀리 떨어져 있어 사진이 담고 있는 지역 바깥쪽에 존재하고 있다.
허블의 독보적인 관측 능력이 이 희미한 헤일로의 분석을 가능하게 해 주었다. (각 박스 사진의 확대 사진은 하기 사진 3, 4 참고)

 

 

은하를 감싼 헤일로에 대해 보다 정교한 관측을 수행하다.

 

천문학자들이 허블우주망원경을 이용하여 인상적인 타원은하인 센타우루스 A의 외곽부를 관측하였다.
별들로 구성되어 있는 이 은하의 헤일로는 예상보다 훨씬더 멀리까지 펼쳐져 있었으며, 헤일로의 별들은 놀라우리만치 무거운 원소들이 풍부하게 존재하고 있는 것으로 보인다.
이번 관측은 지금까지 관측된것 보다 가장 멀리 떨어진 부분까지 수행되었다.

 

이것은 처음 눈으로 본 은하보다 훨씬 더 많은 부분까지 포함되어 있다.
은하 중심의 밝은 빛을 넘어서 장대하게 뻗어있는 나선 팔들 또는 타원형 보풀들은 또다른 구성 요소이기도 한데 희미한 헤일로를 구성하는 별들이 우주공간으로 소용돌이치며 펼쳐져 있다.
이처럼 장대하게 펼쳐져 있는 헤일로들은 은하의 중요구성요소이기도 하다.

 

우리 은하의 헤일로 역시 그 형성과 진화에 대한 단서들을 가지고 있다.
그러나 우리 은하 뿐 아니라 여러 은하들의 헤일로에 대해서 아직 우리가 알고 있는 것은 얼마되지 않는다.
이는 이 헤일로들의 매우 희미하고 넓게 퍼져 있는 특성이 이들을 탐사해내기 어렵게 만들기 때문이다.

 

천문학자들은 다른 은하들을 휘감고 있는 매우 적은 수의 헤일로들을 아직까지는 가까스로 찾아내고 있다.
그리고 우주 공간상에 위치하고 있는 허블 우주망원경의 이점과 우수한 감도를 지닌 ACS와 WFC3를 활용하여 천문학자들은 NGC 5128로 등재되어 있는 주요 거대 타원은하인 센타우루스 A[1]주변의 헤일로를 관측해냈다.

천문학자들은 이 은하의 헤일로가 예상했던것보다 훨씬 멀리까지 펼쳐져 있다는 사실을 발견했으며, 따라서 그 형태 역시 예상을 벗어난 양상을 띠고 있었다.

 

이번 연구를 이끈 독일 가르칭 ESO의 마리나 레이쿠바(Marina Rejkuba)의 소감은 다음과 같다.
"은하 헤일로의 상당부분을 추적한 결과 우리는 은하의 형성과 진화, 그리고 그 구성성분에 대한 놀라운 통찰을 얻을 수 있었습니다.
우리는 헤일로의 별들이 특정 방향으로 도열해 있는 양상을 발견했죠.
이것은 헤일로가 특정 방향으로 치우친 형태를 띠고 있다는 것인데, 우리는 전혀 이러한 결과를 예상하지 못했답니다."

 

이 은하를 종으로 쫓아가면서 천문학자들은 은하의 반경보다 25배나 더 멀리까지 뻗어있는 헤일로를 탐사했는데 탐사된 지역은 지름이 45만광년에 달했다.
이 너비에서 천문학자들은 29만 5천 광년의 길이를 탐사했는데 이는 이 은하의 유효반경의 16배에 달하는 길이였다.[2]
우리 은하의 경우 눈으로 볼 수 있는 주요 요소들이 12만 광년의 지름내에 있다는 사실을 고려해볼 때, 이는 엄청난 거리에 해당한다.

 

사실 연구팀에 의해 감지된 헤일로의 직경은 하늘에서 4도 영역에 걸쳐 펼쳐져 있는데, 이는 보름달의 겉보기 크기의 8배의 너비에 해당한다.

 

천문학자들의 예상을 벗어나는 고르지 못한 분포양상과 함께 헤일로 안의 별들은 또한 별의 주요 구성요소인 수소나 헬륨보다 훨씬더 무거운 원소들의 속성과 연관된 놀라운 특성들도 밝혀냈다.
우리 은하 또는 가까운 거리에 위치하는 나선은하의 헤일로에 존재하는 별들은 일반적으로 가벼운 원소들을 주요 보유하고 있음에 반해
센타우루스 A의 헤일로에 있는 별들은 무거운 원소들을 많이 가지고 있는 양상을 보여주고 있었는데 헤일로의 최외곽에서까지도 동일한 양상을 보여주고 있었다.

 

이번 논문의 공동저자인 이탈리아 INAF 로라 그레지오(Laura Greggio)의 설명은 다음과 같다.
 "심지어 이러한 엄청난 거리로 인해 우리는 아직 센타우루스 A 은하 헤일로의 모서리까지는 관측하지 못했으며 가장 오래된 세대의 별들도 찾아내지 못했습니다.
오래된 늙은 별들은 매우 중요합니다. 늙은 별들은 오늘날 우리가 발견하고 있는 무거운 원소들을 만들어낸 별들일 것이기 때문입니다.
비록 큰 규모를 가진 별들은 오래전에 죽었을 테지만, 규모가 작은 별들은 여전히 살아있을 것이므로 우리에게 엄청난 정보를 말해줄 수 있을 것입니다."

 

우리 은하와 같은 거대 나선은하의 헤일로에 존재하는 무거운 원소들 중 일부는 은하가 형성되고 진화되는 와중에 천천히 다른 수많은 작은 위성은하들이 합쳐지며 위성은하의 별들이 유입되는 와중에 생성된 것으로 생각되고 있다.

센타우루스 A의 경우, 이처럼 먼거리에 무거운 원소들을 풍부히 가지고 있는 별들이 존재한다는 점은 과거에 거대 나선은하와의 충돌이 있었음을 암시해주고 있다.
이러한 충돌의 와중에 나선은하 원반으로부터 별들이 쏟아져나왔을 것이며 이렇게 유입된 별들이 오늘날 센타우루스 A의 외곽 헤일로의 일부에서 목격되고 있는 것이다.

 

레이쿠바의 소감은 다음과 같다.
"센타우루스 A와 같은 거대 타원은하에 존재하는 개개의 별에서 무거운 원소의 양을 측정하는 것은 다른 망원경들이나 지상의 위치에 망원경들로는 가능하지 않은 허블 우주망원경의 독보적인 기능입니다.
이러한 종류의 관측들은 은하들을 이해하는데 있어 근본적으로 매우 중요한 관측이라 할 수 있습니다."
 

이번 논문은 7월 22일 아스트로피지컬 저널 온라인판에 개재되었으며 오프라인 판에는 2014년 8월 10일 출판시 개재될 예정이다.

 

Credit: Image credit: ESA/Hubble, NASA,  Acknowledgement: Marina Rejkuba (European Southern Observatory)

 

사진 3>  이 사진은 허블 우주망원경의 ACS로 촬영한 센타우루스 A 헤일로의 일부를 보여주고 있다.
사진에 전면으로 밝게 빛나는 별들은 우리 은하에 속한 별들이며 훨씬 멀리로는 수많은 은하들이 배경을 이루고 있다.

 

Credit:  Image credit: ESA/Hubble, NASA,   Acknowledgement: Marina Rejkuba (European Southern Observatory)

 

사진 4> 허블 우주망원경에 의해 탐사된 센타우루스 A은하 헤일로의 한 부분

전면에 밝게 보이는 별들은 우리 은하의 별들이며 그 배경으로는 멀리 떨어진 은하들이 가득 들어차 있다.

 

 

각주
[1] 상대적으로 가까운 거리에 위치하고 있는 센타우루스 A는 지구의 밤하늘을 장식하는 주요 은하이며, 그 인상적이고 아름다운 모습으로 인해 잘 알려진 은하이기도 하다.
참고 : http://www.spacetelescope.org/news/heic1110/
        http://www.spacetelescope.org/images/opo9814e/
이 은하에 대해 추가 정보를 보고 있으며 허블케스트 46 : 센타우루스 A로의 여행을 참고하라.
       http://www.spacetelescope.org/videos/heic1110a/      

 

[2] 여기서 사용된 은하의 유효반경이란 은하의 전체 복사의 반이 복사되고 있는 지역의 지름을 말한다.
천문학자들은 이러한 유효반경을 전체 반경보다 더 자주 사용하는데 이는 은하가 외곽으로 갈수록 점점 희미해지고 불분명해지기 때문이다.

 

출처 : 유럽우주국(ESA) 허블 2014년 7월 22일 발표 뉴스
         http://www.spacetelescope.org/news/heic1415/         

 

        
참고 : 켄타우루스 A를 비롯한 각종 은하 및 은하단에 대한 포스팅은 하기 링크 INDEX를 통해 조회할 수 있습니다.
       - 은하 일반 :  https://big-crunch.tistory.com/12346976
       - 은하단 및 은하그룹 :  https://big-crunch.tistory.com/12346978
       - 은하 충돌 :  https://big-crunch.tistory.com/12346977

 

원문>

Hubble traces the halo of a galaxy more accurately than ever before

An in-depth look at the giant elliptical galaxy Centaurus A

22 July 2014

Astronomers using the NASA/ESA Hubble Space Telescope have probed the extreme outskirts of the stunning elliptical galaxy Centaurus A. The galaxy’s halo of stars has been found to extend much further from the galaxy’s centre than expected and the stars within this halo seem to be surprisingly rich in heavy elements. This is the most remote portion of an elliptical galaxy ever to have been explored.

There is more to a galaxy than first meets the eye. Extending far beyond the bright glow of a galaxy's centre, the swirling spiral arms, or the elliptical fuzz, is an extra component: a dim halo of stars sprawling into space.

These expansive haloes are important components of a galaxy. The halo of our own galaxy, the Milky Way, preserves signatures of both its formation and evolution. Yet, we know very little about the haloes of galaxies beyond our own as their faint and spread-out nature makes exploring them more difficult. Astronomers have so far managed to detect very few starry haloes around other galaxies.

Now, by utilising the unique space-based location of the NASA/ESA Hubble Space Telescope and its sensitive Advanced Camera for Surveys and Wide Field Camera 3, a team of astronomers has probed the halo surrounding the prominent giant elliptical galaxy Centaurus A [1], also known as NGC 5128, to unprecedented distances. They have found that its halo spreads far further into space than expected and does so in an unexpected form.

"Tracing this much of a galaxy's halo gives us surprising insights into a galaxy's formation, evolution, and composition," says Marina Rejkuba of the European Southern Observatory in Garching, Germany, lead author of the new Hubble study. "We found more stars scattered in one direction than the other, giving the halo a lopsided shape — which we hadn't expected!"

Along the galaxy's length the astronomers probed out 25 times further than the galaxy's radius — mapping a region some 450 000 light-years across. For the width they explored along 295 000 light-years, 16 times further than its "effective radius" [2]. These are large distances if you consider that the main visible component of the Milky Way is around 120 000 light-years in diameter. In fact, the diameter of the halo probed by this team extends across 4 degrees in the sky — equivalent to eight times the apparent width of the Moon.

Alongside their unexpected uneven distribution, the stars within the halo also showed surprising properties relating to the proportion of elements heavier than hydrogen and helium found in the gas that makes up the stars. While the stars within the haloes of the Milky Way and other nearby spirals are generally low in heavy elements, the stars within Centaurus A's halo appear to be rich in heavy elements, even at the outermost locations explored.

"Even at these extreme distances, we still haven't reached the edge of Centaurus A's halo, nor have we detected the very oldest generation of stars," adds co-author Laura Greggio of INAF, Italy. "This aged generation is very important. The larger stars from it are responsible for manufacturing the heavy elements now found in the bulk of the galaxy's stars. And even though the large stars are long dead, the smaller stars of the generation still live on and could tell us a great deal."

The small quantity of heavy elements in the stellar haloes of large spiral galaxies like the Milky Way, is thought to originate from the way that the galaxies formed and evolved, slowly pulling in numerous small satellite galaxies and taking on their stars. For Centaurus A, the presence of stars rich in heavy elements in such remote locations suggests a single past merger with a large spiral galaxy. This event would have ejected stars from the spiral galaxy's disc and these are now seen as part of Centaurus A's outer halo.

"Measuring the amount of heavy elements in individual stars in a giant elliptical galaxy such as Centaurus A is uniquely the province of Hubble — we couldn't do it with any other telescope, and certainly not yet from the ground," adds Rejkuba. "These kinds of observations are fundamentally important to understanding the galaxies in the Universe around us."

These results are being published online in Astrophysical Journal on the 22 July and will appear in the 10 August 2014 issue.

Notes

[1] As it is relatively near to Earth, Centaurus A is prominent in our night sky and is well known for its striking and beautiful appearance (heic1110, opo9814e). To see more about this galaxy, see Hubblecast 46: A tour of Centaurus A.

[2] The effective radius of a galaxy, as referenced here, is the radius of the area in which half of the galaxy’s light is emitted. Astronomers use this effective radius rather than the full radius because the galaxy becomes faint and undefined at its outskirts.

Notes for editors

The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between ESA and NASA.

The international team of astronomers in this study consists of M. Rejkuba (European Southern Observatory, Germany; Excellence Cluster Universe, Germany), W. E. Harris (McMaster University, Canada), L. Greggio (INAF, Italy), G. L. H. Harris (University of Waterloo, Canada), H. Jerjen (Australian National University, Australia), O. A. Gonzalez (European Southern Observatory, Chile).

More information

Image credit: NASA, ESA & M. Rejkuba (European Southern Observatory)

Links

• Images of Hubble
• More on Centaurus A: heic1110, opo9814e and Hubblecast 46: A tour of Centaurus A.
• Research paper online in Astrophysical Journal.

Contacts

Marina Rejkuba
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6453
Email: mrejkuba@eso.org

Laura Greggio
INAF, Osservatorio Astronomico di Padova
Padova, Italy
Tel: +39 049 8293463
Cell: +39 347 73189089
Email: laura.greggio@oapd.inaf.it

Georgia Bladon
ESA/Hubble, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Cell: +44 7816291261
Email: gbladon@partner.eso.org