죽은 은하들로부터 나온 '유령의 빛'을 관측하다.

 

Credit: NASA, ESA, M. Montes (IAC), and J. Lotz, M. Mountain, A. Koekemoer, and the HFF Team (STScI)

 

사진 1> 판도라의 은하단이라는 별명이 붙어있는 무거운 은하단 Abell 2744을 촬영한 이 허블 우주망원경의 사진에서는 은하단의 전체 빛이 인공적으로 푸른색 처리되어 있다.
이 사진은 은하의 모든 빛이 청백색의 거품으로 보이고 있는 은하에 속한 별들로부터만 발생하는 것이 아님을 밝혀주었다.
별빛의 일부는 은하단에 골고루 퍼져 있으며 사진에서는 좀더 짙은 파란색으로 보인다.
이 별빛은 이른 바 '죽은' 은하들로부터 오는 것이다.
이 은하들은 은하단의 강력한 중력 조석 작용에 의해 오래전에 해체되었으며 그 은하에 속한 별들이 은하 사이 공간을 떠돌고 있는 것이다.
은하단을 유영하고 있는 이 별들은 그 어떤 은하의 중력에도 얽혀있지 않다.
극도로 희미한 이 별들은 근적외선 파장에서 가장 밝게 빛나기 때문에 이러한 유형의 관측은 극도의 희미한 빛을 감지하는 허블의 적외선 관측 능력에 의해서만 가능하다.
사진의 전경과 배경에 파란색을 띄지 않고 있는 은하들은 이 은하단에 속한 은하들이 아니다.
이 은하단 내부의 빛은 허블 프론티어 필드 프로그램의 일환으로 탐지되었다.
2013년 시작된 이 야심찬 3개년 관측 프로그램은 허블 우주망원경과 스피처 우주망원경, 찬드라 X선 우주망원경이 팀을 꾸려 거대한 은하단을 이용하여 초기 우주를 탐색하는데 목적을 두고 있다.

Abell 2744는 35억 광년 거리에 위치하고 있다.

 

 

죽은 은하들로부터 나온 '유령의 빛'을 관측하다. 

 

허블우주망원경이 수십억년전 중력조석작용에 의해 갈갈이 찢겨진 고대의 은하로부터 뿜어져 나오는 희미한 별빛을 포착했다.

이 은하의 대파괴 사건은 500여개의 은하들이 몰려있는  Abell 2744 로 등재되어 있는 판도라 은하단 내부에서 40억년 전에 발생했다.

이때 흩뿌려진 별들은 더 이상 어느 은하에도 속해 있지 않으며 은하단 내를 자유롭게 둥둥 떠다니고 있다.

 

고아가 되어버린 이 별들의 빛을 관측한 결과 허블 천문학자들은 60억년에 걸친 시간 동안 은하단 내에서 6개의 은하들이 파괴되었다는 과학적인 증거를 조합해낼 수 있었다.

은하단 내에서 은하들 간의 중력 역학에 대한 컴퓨터 모델링 결과는 이 별들을 원래 품고 있었을 은하들이 미리내와 같은 크기를 가지고 있었을 것이라는 점을 보여주었다.
이 불운한 은하들은 중력 조석 작용이 가장 강력하게 작용하고 있는 은하단의 중심부에 들어섰을 때 갈기갈기 찢기게 되었을 것이다.

 

천문학자들은 은하들이 해체된 후 산산이 흩어진 별들로부터 발생한 빛을 반드시 탐지해낼 수 있을 것이라는 가설을 오래전부터 수립해왔다.
그러나 가설상의 이 은하단 내의 별빛은 너무나 희미하여 이를 식별하는 것은 하나의 도전이기도 했다.

 

Abell 2744 연구팀의 일원인 스페인 테네리페 라 라구나, 카나리아스 행성물리 연구소(이하 IAC)의 이냐시오 트루일로(Ignacio Trujillo)의 소감은 다음과 같다.
"허블이 발견한 이 희미한 빛은 은하단의 진화를 이해하는데 있어 중요한 전진입니다.
또한 허블 우주망원경의 독보적인 관측 능력을 할용하여 이 빛을 발견한 것은 매우 놀랍고도 아름다운 일이기도 하죠."

 

또한 10월 1일 아스트로피지컬 저널에 개재된 논문의 주저자인 IAC의 미레이아 몬테스(Mireia Montes)는 이번 결과가 무거운 은하단 내부 사건의 예측에 대한 동의이기도 하다고 덧붙였다.

 

연구팀은 이렇게 뿔뿔이 흩어진 2천억개의 별들로부터 발생하는 빛이 은하단 전체 밝기의 10퍼센트 정도를 차지하는 것으로 계산하였다.
극도로 희미한 빛을 내는 이 별들은 근적외선 파장에서 가장 밝게 빛나기 때문에 연구팀은 이들의 관측은 극도로 희미한 빛을 감지할 수 있는 허블 적외선 감지 능력에 의해 가능했다고 강조했다.

 

허블의 관측 데이터는 이 유령과 같은 별들이 산소나 탄소, 질소와 같은 비교적 무거운 원소들을 풍부히 갖고 있음을 말해주었다.
이것은 이 별들은 반드시 2세대나 3세대에 해당하는 별들임을 의미한다. 이와 같은 원소들은 반드시 1세대 별들의 중심부에서만 만들어지기 때문이다.
이미 갈갈이 찢겨나간 것으로 생각되는 나선은하들은 별들의 생성을 지속하고 있었을 것이며 이로부터 화학적으로 풍부한 조성을 가진 별들을 만들어내었을 것이다.

 

태양의 4조배의 질량을 보유한 Abell 2744는 허블 프론티어 필드 프로그램의 관측 대상이기도 하다.
3개년 계획의 이 야심찬 탐사 프로그램은 허블 우주망원경과 NASA의 다른 망원경들을 활용하여 대상으로 선정된 무거운 은하단들을 관측하여 원거리 우주를 탐사할 수 있도록 돕는 프로그램이다.
은하단은 너무나 무거워서 그 중력 효과가 자신을 통과하는 빛을 굴절시키고, 확대시키거나, 그 밝기를 강화시키거나 왜곡시키게 되는데 이러한 현상을 일컬어 중력렌즈 현상이라 한다.
천문학자들은 은하단을 이용하여 이 현상이 아니라면 너무나 희미해서 관측하기 어려운 원거리 은하들을 확대관측하고 있다.

 

몬테스의 연구팀은 허블의 관측 데이터를 활용하여 은하단 전경의 환경을 탐사하고 있다.
프론티어 필드 프로그램에는 5개의 또다른 은하단이 포함되어 있으며 연구팀은 이들 은하단에서도 이 '유령의 빛'을 찾아낼 계획을 수립하고 있다.

 

* 출처 : 허블사이트 2014년 10월 30일 발표 뉴스
           http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2014/43/

 

 

참고> Abell 2744를 비롯한 은하 및 은하단에 대한 각종 포스팅은 하기 링크 INDEX를 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>

News Release Number: STScI-2014-43

Hubble Sees 'Ghost Light' From Dead Galaxies

NASA's Hubble Space Telescope has picked up the faint, ghostly glow of stars ejected from ancient galaxies that were gravitationally ripped apart several billion years ago. The mayhem happened 4 billion light-years away, inside an immense collection of nearly 500 galaxies nicknamed "Pandora's Cluster," also known as Abell 2744. The scattered stars are no longer bound to any one galaxy, and drift freely between galaxies in the cluster.

By observing the light from the orphaned stars, Hubble astronomers have assembled forensic evidence that suggests as many as six galaxies were torn to pieces inside the cluster over a stretch of 6 billion years. Computer modeling of the gravitational dynamics among galaxies in a cluster suggest that galaxies as big as our Milky Way are the likely candidates as the source of the stars. The doomed galaxies would have been pulled apart like taffy if they plunged through the center of the galaxy cluster where gravitational tidal forces are strongest. Astronomers have long hypothesized that the light from scattered stars should be detectable after such galaxies are disassembled. However, the predicted "intracluster" glow of stars is very faint and was therefore a challenge to identify.

"The Hubble data revealing the ghost light are important steps forward in understanding the evolution of galaxy clusters," said Ignacio Trujillo of the Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), La Laguna, Tenerife, Spain, one of the researchers involved in this study of Abell 2744. "It is also amazingly beautiful in that we found the telltale glow by utilizing Hubble's unique capabilities."

"The results are in good agreement with what has been predicted to happen inside massive galaxy clusters," added Mireia Montes of the IAC, lead author of the paper published in the Oct. 1 issue of The Astrophysical Journal.

The team estimates that the combined light of about 200 billion outcast stars contributes approximately 10 percent of the cluster's brightness.

Because these extremely faint stars are brightest at near-infrared wavelengths of light, the team emphasized that this type of observation could only be accomplished with Hubble's infrared sensitivity to extraordinarily dim light.

Hubble measurements determined that the phantom stars are rich in heavier elements like oxygen, carbon, and nitrogen. This means the scattered stars must be second- or third-generation stars that were enriched with the elements forged in the hearts of the universe's first-generation stars. Spiral galaxies — like the ones believed to be torn apart — can sustain ongoing star formation that creates chemically enriched stars.

With the mass of 4 trillion suns, Abell 2744 is a target in the Frontier Fields program. This ambitious three-year effort teams Hubble and NASA's other Great Observatories to look at select massive galaxy clusters to help astronomers probe the remote universe. Galaxy clusters are so massive that their gravity deflects light passing through them, magnifying, brightening, and distorting light in a phenomenon called gravitational lensing. Astronomers exploit this property of space to use the clusters as a zoom lens to magnify the images of far-more-distant galaxies that otherwise would be too faint to be seen.

Montes' team used the Hubble data to probe the environment of the foreground cluster itself. There are five other Frontier Fields clusters in the program, and the team plans to look for the eerie "ghost light" in these clusters, too.

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Felicia Chou
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Mireia Montes
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