별을 만드는데 필요한 미량의 가스들을 빼앗으며 주변의 왜소은하들을 약탈하는 미리내

 

Credit: NRAO/AUI/NSF

 

그림>  이 그림은 미리내의 상상화이다.

미리내의 뜨거운 헤일로가 회전타원형 동반 왜소은하에서 별을 생성시키는 수소 원자들을 벗겨내고 있는 것으로 보인다.

 

천문학자들이 웨스트 버지니아 국립 과학 재단의 그린 뱅크 망원경(이하 GBT)과 또다른 거대 전파 망원경으로부터 취득된 데이터를 이용하여
우리의 지근 거리에 위치하고 있는 회전 타원체의 왜소은하에서 별생성에 필요한 가스의 결핍 양상을 발견하였으며 이러한 현상에 미리내가 책임이 있다는 것을 발견해냈다.

 

이러한 종류의 관측으로는 최고의 해상도를 통해 이루어진 이번 새로운 관측은 미리내의 경계내에 있는 왜소은하들에서 수소 가스가 완전히 결핍되어 있는 현상을 밝혀주었다.

 

미리내 경계 너머에 있는 왜소은하들의 경우 별을 생성할 수 있는 재료들을 풍부하게 갖추고 있었다.

 

미리내는 실제 소규모고밀도 은하들을 장악하고 있는 가장 거대한 은하이며 중력으로 이들을 서로 묶고 있다.

 

우리 미리내 주변을 떠다니는 천체들은 훨씬 규모가 작은 왜소은하들이며, 이중 가장 작은 규모를 가진 은하들은 상대적으로 가까운 거리에 있는 구형에 가까운 회전타원체 은하들이고 이들은 아마도 미리내의 형성과정에서 남겨진 벽들들과 같은 존재일 것으로 보인다.

 

좀더 바깥쪽에 유사한 크기를 가지고 있으며 약간은 형태가 일그러진 불규칙 왜소은하들은 우리 은하의 중력장에 묶여 있지 않으며 이들은 아마도 외부로부터 유입된 은하들일 것으로 생각된다.

 

아스트로피지컬 저널에 개재된 논문의 주저자이자 캐나다 왕립국방대학의 조교수인 천문학자 크리스틴 스페킨스(Kristine Spekkens)의 설명은 다음과 같다.
"천문학자들은 중력상호작용 하에서 수십억년이 지난 후에 근거리의 이 회전타원체 왜소은하들이, 우리가 좀더 멀리 떨어진 왜소은하에서 발견하는 것과 같은 별 생성 재료를 갖게 될지를 궁금해 하고 있습니다."

 

기존의 연구들은 좀더 떨어진 불규칙 왜소은하들이 별 생성에 소요되는 연료인 중성 수소 가스를 풍부하게 가지고 있다는 점을 말해주고 있다.

그러나 과거의 관측들은 가장 작은 규모를 가진 회전 타원체 왜소은하들에서 이와 같은 가스의 존재 가능성을 배제할 수 있을만큼 충분히 감도가 높지 않았다.

 

세계에서 가장 거대하면서 완전하게 조작 가능한 전파망원경인 GBT와 세계 각지에 있는 거대 망원경들의 능력을 함께 이용하여 스페킨스와 그녀의 연구팀은 수십억년동안 미리내 주변을 돌고 있는 왜소은하들에서는 수소 원자의 양이 그리 많지 않다는 것을 알아낼 수 있었다.
스페킨스는 "우리가 발견한 것은 미리내 근처에 존재하는 왜소은하들에서는 중성 수소 원자의 흔적이 거의 결핍되어 있는 것이 확실하다는 것입니다."라고 강조하였다. 
 
별들로 채워져 있는 미리내 원반으로부터 1000광년 폭에 다다르는 지점을 넘어 암흑물질의 분포가 끝나는 곳으로 생각되는 지점까지는 회전타원체의 왜소은하들은 줄어들고 가스를 풍부하게 가지고 있는 불규칙은하들은 수가 늘어난다. 
 

규모가 큰, 성숙한 은하들도 여러가지 방법으로 별 생성 물질들을 잃어버릴 수 있지만, 이러한 현상은 주로 맹렬한 별 생성이나 초거대질량의 블랙홀로부터 가속된 물질들의 제트와 연관된다.

그러나 미리내 주변을 돌고 있는 왜소은하들에서는 이러한 왕성한 작용들이 나타나지 않는다.

 

뜨거운 수소 플라즈마가 골고루 퍼져 있는 헤일로 내에 존재하는 왜소은하들은 미리내의 광범위한 영향력을 쉽게 받는다.
천문학자들은 미리내 원반으로부터 특정 거리까지는 이 헤일로가 왜소은하의 조성에 영향을 끼칠만큼 충분한 밀도를 가지고 있다고 믿고 있다.

 

이러한 '위험 지역'내에서는 시속 수백만 킬로미터의 속도에 의해 만들어지는 회전타원체 왜소은하의 압력이 탐지가능할만한 미량의 중성 수소를 벗겨내버릴 수 있다.

따라서 미리내는 이 자그마한 이웃들의 별 생성을 차단시키고 있는 것이다. 
 

스페킨스의 소감은 다음과 같다.
"따라서 이번 관측은 뜨거운 헤일로의 크기와 동반 은하들이 어떻게 미리내 주변을 공전하는지에 대한 상당한 지식을 밝혀주었다고 할 수 있습니다."

 

출처 : 국립 전파 천문대(National Radio Austronomy Observatory) Press Release  2014년 10월 15일자 
         https://public.nrao.edu/news/pressreleases/dwarf-galaxies-gbt

참고 : 우리은하 미리내를 비롯한 다양한 은하에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 확인할 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>

For release: October 15, 2014; 2 p.m. E.D.T.

Milky Way Ransacks Nearby Dwarf Galaxies, Stripping All Traces of Star-Forming Gas

Astronomers using the National Science Foundation’s Green Bank Telescope (GBT) in West Virginia, along with data from other large radio telescopes, have discovered that our nearest galactic neighbors, the dwarf spheroidal galaxies, are devoid of star-forming gas, and that our Milky Way Galaxy is to blame.

These new radio observations, which are the highest sensitivity of their kind ever undertaken, reveal that within a well-defined boundary around our Galaxy, dwarf galaxies are completely devoid of hydrogen gas; beyond this point, dwarf galaxies are teeming with star-forming material.

The Milky Way Galaxy is actually the largest member of a compact clutch of galaxies that are bound together by gravity. Swarming around our home Galaxy is a menagerie of smaller dwarf galaxies, the smallest of which are the relatively nearby dwarf spheroidals, which may be the leftover building blocks of galaxy formation. Further out are a number of similarly sized and slightly misshaped dwarf irregular galaxies, which are not gravitationally bound to the Milky Way and may be relative newcomers to our galactic neighborhood.

“Astronomers wondered if, after billions of years of interaction, the nearby dwarf spheroidal galaxies have all the same star-forming ‘stuff’ that we find in more distant dwarf galaxies,” said astronomer Kristine Spekkens, assistant professor at the Royal Military College of Canada and lead author on a paper published in the Astrophysical Journal Letters.

Previous studies have shown that the more distant dwarf irregular galaxies have large reservoirs of neutral hydrogen gas, the fuel for star formation. These past observations, however, were not sensitive enough to rule out the presence of this gas in the smallest dwarf spheroidal galaxies.

By bringing to bear the combined power of the GBT (the world’s largest fully steerable radio telescope) and other giant telescopes from around the world, Spekkens and her team were able to probe the dwarf galaxies that have been swarming around the Milky Way for billions of years for tiny amounts of atomic hydrogen.

“What we found is that there is a clear break, a point near our home Galaxy where dwarf galaxies are completely devoid of any traces of neutral atomic hydrogen,” noted Spekkens. Beyond this point, which extends approximately 1,000 light-years from the edge of the Milky Way’s star-filled disk to a point that is thought to coincide with the edge of its dark matter distribution, dwarf spheroidals become vanishingly rare while their gas-rich, dwarf irregular counterparts flourish.
 
There are many ways that larger, mature galaxies can lose their star-forming material, but this is mostly tied to furious star formation or powerful jets of material driven by supermassive black holes. The dwarf galaxies that orbit the Milky Way contain neither of these energetic processes. They are, however, susceptible to the broader influences of the Milky Way, which itself resides within an extended, diffuse halo of hot hydrogen plasma.

The researchers believe that, up to a certain distance from the galactic disk, this halo is dense enough to affect the composition of dwarf galaxies. Within this “danger zone,” the pressure created by the million-mile-per-hour orbital velocities of the dwarf spheroidals can actually strip away any detectable traces of neutral hydrogen. The Milky Way thus shuts down star formation in its smallest neighbors.
 
"These observations therefore reveal a great deal about size of the hot halo and about how companions orbit the Milky Way," concludes Spekkens.

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The National Radio Astronomy Observatory is a facility of the National Science Foundation, operated under cooperative agreement by Associated Universities, Inc.

Contact: Charles E. Blue, Public Information Officer
(434) 296-0314; cblue@nrao.edu