물고기자리A 은하(Pisces A)와 물고기자리B 은하(Pisces B)

 

Credit: NASA, ESA, and E. Tollerud (STScI)

 

사진 1> 허블우주망원경이 이 작은 고대의 은하들에서 새로 탄생하는 별들의 빛을 포착해냈다.
왼쪽의 은하가 물고기자리A 은하(Pisces A)이며 오른쪽 은하가 물고기자리B 은하(Pisces B)이다.
천문학자들은 약 1억년 전 이 은하에서 별의 탄생비율이 2배로 증가했음을 알아냈다.
이 별들의 색깔에 대한 분석 결과 이 은하들에는 밝고 푸른 별들이 20~30개 정도 포함되어 있는 것으로 밝혀졌다.
파란색은 해당 별의 나이가 1억년도 안되는 어린 나이임을 말해주는 단서이다.
각 은하에는 약 1천만 개의 별들이 담겨 있다.
왼쪽에 보이는 은하가 물고기자리A이며 사진의 상단에 있는 밝은 천체는 배경으로 멀리 떨어져 있는 은하이다.
또다른 멀리 떨어진 은하들이 배경을 밝은 점처럼 채우고 있다. 
오른쪽에 있는 물고기자리B 은하의 사진에서 하단 좌측에 회절상을 보이고 있는 천체는 우리은하 미리내에 속하는 별이다.
이 사진에도 역시 멀리 떨어진 은하들이 몇몇 담겨 있다.

허블우주망원경의 관측 결과는 물고기자리A와 물고기자리B가 오래전에 상당히 많은 별들을 만들어냈음을 말해주고 있다.
그러나 이 난쟁이은하들은 지난 수십억년동안 은하들이 거의 존재하지 않는 국부 우주의 텅 빈 공간에 자리잡고 있었다.
오늘날 이 은하들은 은하와 가스가 많이 모여 있는 공간으로 서서이 진입하고 있다.
이곳에서는 고밀도 환경으로 인해 이 난쟁이은하들에서 별의 생성이 다시 촉발되고 있다.

물고기자리A 은하와 물고기자리B 은하는 각각 지구로부터 약 1,900만 광년 및 3,000만 광년 거리에 위치하고 있다.
물고기자리A 은하의 사진은 2014년 10월 30일 허블 ACS를 이용하여 촬영되었으며, 

물고기자리B 은하의 사진은 2014년 11월 8일 역시 허블 ACS에 의해 촬영되었다.

 

허블우주망원경이 은하들이 빼곡하게 모여있는 거대 은하단 근처의 광활한 우주공간을 떠다니고 있는 두 개의 작은 난쟁이은하를 발견했다.
수십억년동안 잠잠한 상태를 유지하고 있던 이 난쟁이은하들은 이제 막 폭풍과도 같은 새로운 별 탄생의 단계에 접어들려 하고 있다.

 

이번 연구의 책임연구원인 우주망원경과학연구소 에릭 톨레루드(Erik Tollerud)의 설명은 다음과 같다.
"허블우주망원경이 촬영한 이 사진들은 오늘날 우리에게 관측되는 난쟁이은하들이 예전에는 어떤 모습이었을지를 보여주는 것과 같다고 할 수 있습니다. 이 은하들 및 다른 유사 은하들에 대한 연구는 난쟁이은하의 형성과 진화에 대해 더 많은 단서를 제공해 줄 수 있을 것입니다."

 

허블우주망원경을 이용한 이번 관측은 물고기자리A (Pisces A) 및 물고기자리B(Pisces B)라는 이름을 가지고 있은 이 은하들이 은하가 거의 존재하지 않는 국부 우주의 텅 빈 공간에서 대부분의 일생을 보내면서 뒤늦게서야 별을 만들어내기 시작하게 되었다는 점을 말해주고 있다.

이 은하들이 머물러 있던 국부 우주의 텅빈 지역의 지름은 약 1억 5천만 광년이다.

 

이 난쟁이 은하들은  은하들이 많이 몰려있는 지역에서 지속적인 중력의 영향을 받는 상태에서 마침내 비교적 가스의 밀도가 높은 지역으로 들어섰다.

 

가스가 풍부하게 존재하는 환경에서는 은하가 마치 쟁기처럼 해당 지역을 통과하게 되고, 이 와중에 가스가 은하에 비처럼 떨어지게 되며 이로인해 이 두 개 난쟁이은하에서 별의 생성이 촉발된 것으로 생각되고 있다.

또다른 가설은 이 두 개의 난쟁이은하들이 가스상 필라멘트와 충돌하여 은하 내의 가스들이 압력을 받으면서 별의 생성을 촉발시킨 것으로 추정하고 있다.

 

톨레루드의 연구팀은 이 은하들의 위치를 지근거리에 있는 고밀도 가스다발의 가장자리로 확정하였다.

각 은하는 대략 1천 만개의 별들을 가지고 있다.

 

난쟁이은하들은 수십억년 전 초기 우주에서 생성된 비교적 큰 몸집의 은하들을 형성한 벽돌과 같은 은하들이다.

이러한 우주의 역사에서 대부분의 기간을 텅 빈 우주 공간에서 보낸 이 두 개의 난쟁이은하들은 이처럼 가열찬 은하의 성장이 이뤄지던 장소를 피할 수 있었다.

 

톨레루드의 설명은 다음과 같다.
"이 난쟁이은하들은 생애의 거의 대부분을 텅빈 우주 공간에서 지낸 것으로 생각됩니다.
만약 이것이 사실이라면  이 텅빈 공간 자체가 이 은하들의 진화를 느리게 만들었을 것입니다.
이 은하들이 텅빈 우주 공간에 지속적으로 자리잡고 있었다는 증거는 이 은하가 포함하고 있는 수소가 유사한 은하들에 비해 상대적으로 더 많다는 점에 있습니다.
과거의 은하들은 수소의 집중 양상이 훨씬 더 높았으며 이 수소는 별을 만드는데 필요한 연료가 되었습니다.
그러나 이 난쟁이은하들은 동시대의 다른 은하들이 가지고 있는 풍부한 조성보다는 오히려 원초적인 성분들을 가지고 있는 것으로 보입니다.
이는 별을 만들어온 역사가 훨씬 짧기 때문입니다.
이 은하들은 또한 우리 주위의 우주에서 전형적으로 새로운 별들을 만들어내는 은하에 비해 훨씬 작고 빽빽한 상태를 유지하고 있습니다." 
 

 

작은 크기와 희미한 밝기로 인해 이 난쟁이은하들을 찾아내기란 대단히 어렵다.
천문학자들은 미리내의 수소 함유물을 측정해내기 위해 전파망원경을 이용한 독특한 관측을 진행하던 중 이 은하들을 찾아냈다.

 

관측이 진행되던 중 연구팀은 고밀도 수소 가스가 뭉쳐 있는 수천 개의 작은 거품들을 촬영해냈다.
이 가스구름의 대부분은 미리내에 속한 것이었지만 천문학자들은 난쟁이은하일 가능성이 있는 대상을 약 30개에서 50개 정도 식별해냈다.

 

과학자들은 아리조나 WIYN 망원경을 이용하여 가시광선 대역에서 가장 가능성이 높은 15개의 가스거품을 연구하였다.

이러한 연구를 기반으로 톨레루드 팀은 가장 은하일 가능성이 높은 대상을 두 개 식별해냈고, 바로 이 두 개 천체를 허블 ACS를 통해 분석했다.

 

허블우주망원경의 우수한 분해능은 천문학자들로 하여금 바로 이 두 개 천체를 물고기자리A, 물고기자리B라는 난쟁이은하로 확정할 수 있게끔 해주었다.

 

Credit: NASA, ESA, and E. Tollerud (STScI)

 

사진 2> 물고기자리A 은하

 

Credit: NASA, ESA, and E. Tollerud (STScI)

 

사진 3> 물고기자리B 은하

 

허블우주망원경은 지근거리의 희미한 난쟁이은하를 연구하는데 대단히 적합한 망원경이다.
허블우주망원경의 고해상도 분해능은 은하의 개개 별들을 분리해볼 수 있을 뿐만 아니라 해당 은하까지의 거리를 산정하는데도 도움을 주기 때문이다.

 

거리는 해당 은하의 밝기를 결정하는데 있어 대단히 중요한 정보이며 이번 허블우주망원경의 관측에서는 이 난쟁이은하들이 근처 텅빈 우주공간에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지도 측정하였다.

 

물고기자리A 은하와 물고기자리B 은하는  지구로부터 각각 약 1,900만 광년 및 3,000만 광년 거리에 위치하고 있다.

이 은하의 별들에 대한 색깔을 분석한 결과 천문학자들은 이 두 개 은하에서 별 생성의 역사를 추적할 수 있었다.

 

각 은하는 태어난지 채 1억년도 되지 않는 매우 어린 별임을 말해주는 밝고 푸른 색의 별을 20~30개 보유하고 있다.
톨레루드의 연구팀은 이 난쟁이은하들이 약 1억년이 채 안되는 과거에 별 생성비율이 2배로 늘어났음을 게산해냈다.

 

만약 이 은하들이 훨씬더 큰 은하의 위성은하가 되었다면 별의 생성비율은 다시 줄어들었을 것이다.

 

톨레루드의 설명은 다음과 같다.
"이 은하들은  별의 생성을 완전히 멈춰버릴 수도 있었습니다. 왜냐하면 별을 만들어낼 새로운 가스를 더 이상 얻지 못할 것이기 때문입니다.
이 은하들은 결국 자신들이 가지고 있는 가스를 모두 다 써버리게 되겠죠.
그러나 이러한 일이 언제 일어날지를 정확하게 예견하는 것은 매우 어렵습니다.
따라서 별의 생성이 최소한 당분간은 계속 될 것이라고 말하는 것이 가장 합리적인 추정입니다."

 

툴레루드의 연구팀은 허블우주망원경을 이용하여 유사한 다른 은하들을 관측할 수 있기를 희망하고 있다.
톨레루드는 또한 난쟁이은하의 가능성이 있는 천체를 탐사하기 위해 Pan-STARRS(the Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System)를 이용할 계획을 세우고 있다.

 

칠레에 있는 거대개관탐사망원경(the Large Synoptic Survey Telescope, LSST)과 거대전파망원경과 같은 향후 광대역 탐사 망원경들은 이 난쟁이은하들을 더 많이 찾을 수 있게 해 줄 것이다.

 

연구팀의 연구 결과는 2016년 8월 11일 천체물리학저널에 개재되었다.

 

출처 : 허블사이트 2016년 8월 11일 발표 뉴스
          http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2016/29/

 

참고 : 물고기자리A 은하 및 물고기자리B 은하를 포함한 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>

 

News Release Number: STScI-2016-29

Hubble Uncovers a Galaxy Pair Coming in from the Wilderness

 

NASA's Hubble Space Telescope has uncovered two tiny dwarf galaxies that have wandered from a vast cosmic wilderness into a nearby "big city" packed with galaxies. After being quiescent for billions of years, they are ready for partying by starting a firestorm of star birth.

"These Hubble images may be snapshots of what present-day dwarf galaxies may have been like at earlier epochs," said lead researcher Erik Tollerud of the Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland. "Studying these and other similar galaxies can provide further clues to dwarf galaxy formation and evolution."

The Hubble observations suggest that the galaxies, called Pisces A and B, are late bloomers because they have spent most of their existence in the Local Void, a region of the universe sparsely populated with galaxies. The Local Void is roughly 150 million light-years across.

Under the steady pull of gravity from the galactic big city, the loner dwarf galaxies have at last entered a crowded region that is denser in intergalactic gas. In this gas-rich environment, star birth may have been triggered by gas raining down on the galaxies as they plow through the denser region. Another idea is that the duo may have encountered a gaseous filament, which compresses gas in the galaxies and stokes star birth. Based on the galaxies' locations, Tollerud's team determined that the objects are at the edge of a nearby filament of dense gas. Each galaxy contains about 10 million stars.

Dwarf galaxies are the building blocks from which larger galaxies were formed billions of years ago in the early universe. Inhabiting a sparse desert of largely empty space for most of the universe's history, these two galaxies avoided that busy construction period.

"These galaxies may have spent most of their history in the void," Tollerud explained. "If this is true, the void environment would have slowed their evolution. Evidence for the galaxies' void address is that their hydrogen content is somewhat high relative to similar galaxies. In the past, galaxies contained higher concentrations of hydrogen, the fuel needed to make stars. But these galaxies seem to retain that more primitive composition, rather than the enriched composition of contemporary galaxies, due to a less vigorous history of star formation. The galaxies also are quite compact relative to the typical star-forming galaxies in our galactic neighborhood."

The dwarf galaxies are small and faint, so finding them is extremely difficult. Astronomers spotted them by using radio telescopes in a unique survey to measure the hydrogen content in our Milky Way. The observations captured thousands of small blobs of dense hydrogen gas. Most of them are gas clouds within our galaxy, but astronomers identified 30 to 50 of those blobs as possible galaxies. The researchers used the WIYN telescope in Arizona to study 15 of the most promising candidates in visible light. Based on those observations, Tollerud's team selected the two that were the most likely candidates to be nearby galaxies and analyzed them with Hubble's Advanced Camera for Surveys. Hubble's sharp vision helped the astronomers confirm that both of them, Pisces A and B, are dwarf galaxies.

The Hubble telescope is aptly suited to study nearby, dim dwarf galaxies because its sharp vision can resolve individual stars and help astronomers estimate the galaxies' distances. Distance is important for determining a galaxy's brightness, and, in these Hubble observations, for calculating how far away the galaxies are from nearby voids. Pisces A is about 19 million light-years from Earth and Pisces B roughly 30 million light-years away.

An analysis of the stars' colors allowed the astronomers to trace the star formation history of both galaxies. Each galaxy contains about 20 to 30 bright blue stars, a sign that they are very young, less than 100 million years old. Tollerud's team estimates that less than 100 million years ago, the galaxies doubled their star-formation rate. Eventually, the star formation may slow down again if the galaxies become satellites of a much larger galaxy.

"The galaxies could even probably stop forming stars all together, because they will stop getting new gas to make stars," Tollerud said. "So they will use up their existing gas. But it's hard to tell right now exactly when that would happen, so it's a reasonable guess that the star formation will ramp up at least for a while."

Tollerud's team hopes to observe other similar galaxies with Hubble. He also plans to scour the Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System (Pan-STARRS) survey for potential dwarf galaxies. Future wide-survey telescopes, such as the Large Synoptic Survey Telescope (LSST) in Chile and the large radio telescope in China, should be able to find many of these puny galactic neighbors.

The team's results will appear in the Aug. 11 issue of The Astrophysical Journal.

CONTACT

Donna Weaver / Ray Villard
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland
410-338-4493 / 410-338-4514
dweaver@stsci.edu / villard@stsci.edu

Erik Tollerud
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland
etollerud@stsci.edu