VISTA가 원시구상성단의 잔해를 발견하다.

참고 : 본 뉴스에 등장하는 거문고자리 RR별은 고유명사가 아닌 특정 유형의 변광성을 말합니다.

이 유형의 변광성으로서 최초 발견된 별이 거문고자리 RR별이기 때문에 그 이름이 그대로 해당 유형의 별의 총칭으로 굳어졌습니다.

        

Credit:ESO/VVV Survey/D. Minniti

 

사진 1>

이 사진은 '미리내에서의 VISTA 깜빡이별 관측(the Variables in the Via Lactea (VVV) ESO public survey)'의 일환으로 VISTA 적외선 관측 망원경에 의해 촬영된 미리내 중심부의 일부를 보여주고 있다.
VISTA의 적외선 관측 능력은 대개 먼지에 가려져 보이지 않는  미리내 중심 근처의 천체도 연구할 수 있도록 해준다.
천문학자들이 이 사진에서 거문고자리 RR유형의 몇몇 오래된 별들을 발견해냈다.
거문고자리 RR별은 일반적으로 100억 살 이상의 오래된 별들이 몰려 있는 곳에 자리잡고 있기 때문에 이번 발견은 미리내의 불룩한 중심부가 태초의 별무리들간의 충돌을 통해 성장해 왔음을 말해주고 있다.
 

 

거문고자리 RR 유형으로 알려져 있는 고대의 별들이 미리내 중심에서  ESO의 적외선 VISTA 망원경에 의해 처음으로 발견되었다.

거문고자리 RR별은 대개 100억 살 이상의 오래된 별들이 모여 있는 곳에서 발견된다.
이번 발견은 미리내의 불룩한 중심부가 원시 별무리와 충돌합병하면서 성장을 거듭해 왔을 것이라는 점을 말해주고 있다.
이 별들은 미리내 전체를 통틀어 지금까지 살아남은 가장 오래되고 가장 무거운 별무리에 남아있는 별들인지도 모른다.

 

칠레 산티아고 안드레스 베요 대학(Universidad Andres Bello)의 단테 미니티 (Dante Minniti)와 밀레니오 천체물리연구소(Instituto Milenio de Astrofisica)의 로드리고 콘트레라스 라모스(Rodrigo Contreras Ramos)는 '미리내에서의 VISTA 깜빡이별 관측(the Variables in the Via Lactea (VVV) ESO public survey)'의 일환으로 수집된 VISTA 적외선 관측 망원경의 데이터를 이용하여 미리내 중심부에 대한 면밀한 조사를 진행하였다.

 

가시광선보다 우주먼지의 영향을 덜받는 적외선 관측을 통해, 그리고 최상의 관측 조건을 제시하는 ESO 파라날 천문대의 활용을 통해 연구팀은 그 어느때보다도 이 지역에 대한 훨씬 선명한 자료를 얻을 수 있었다.

 

이들은 미리내의 중심부에서 12개의 오래된 거문고자리 RR별을 발견하였다.
이 별들은 지금까지 전혀 알려져 있지 않은 별들이었다.

 

우리 미리내는 매우 빽빽하게 별들이 몰린 중심부를 가지고 있다.
이러한 현상은 많은 은하들에서 공통적으로 나타나는 현상이지만 집중 연구가 가능할만큼 가까운 곳은 우리 미리내의 중심부가 유일하다.

 

거문고자리 RR별에 대한 이번 발견은 은하의 불룩한 중심부가 어떻게 형성되는지에 대해 서로 경쟁하고 있는 두 가지 이론들 중 하나를 선택하는데 있어서 강력한 근거를 제공해주고 있다.[1]

 

거문고자리 RR별들은 일반적으로 별들이 빽빽하게 몰려있는 구상별무리 내에서 발견된다.
이 유형의 별들은 모두 깜빡이별들이며 각 별들의 밝기는 주기적인 변화를 보여준다.

 

거문고자리 RR별이 밝아졌다가 어두워지는 각 주기를 관측함으로써 별들의 고유 밝기가 측정되고 천문학자들은 이를 이용하여 대상 천체까지의 거리를 측정할 수 있게 된다.[2]

 

불행히도 이처럼 멋진 거리 측정자 별들은 훨씬 어리고 밝은 별들에 의해 잘 보이지 않는 경우가 많고 이들이 자리잡고 있는 어떤 지역들은 아예 우주먼지에 가려져 있기도 하다.
따라서 별들이 극단적으로 많이 몰려 있는 미리내의 중심부에서 거문고자리 RR별의 위치가 식별된다는 것은 적외선을 이용한 VVV 공개 관측이 있기 전까지는 불가능한 일이었다.

 

 

Credit:ESO and Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin and S. Guisard ( www.eso.org/~sguisard )

 

사진 2> 가시광선으로 촬영한 이 광대역 사진은 미리내의 중심방향으로 별들이 풍부하게 몰려 있는 궁수자리를 담고 있다.
사진 전반에는 어마어마하게 많은 별들이 담겨 있다.
그러나 더 많은 별들이 먼지 구름 뒤에 숨겨져 있으며 이 별들은 오직 적외선 사진으로만 관측이 가능하다.
이 사진은 DSS2의 일환으로 붉은색 필터와 파란색 필터로 촬영한 사진을 합성하여 만들어진 것이다.
사진의 폭은 가로 3.5도 세로 3.6도이다.

 

 

연구팀은 어마어마하게 많은 별들 사이에서 거문고자리 RR별의 위치를 찾고자 하는 이번 과제가 상당히 곤란한 일이었다고 설명했다.
그러나 연구팀의 고된 작업은 12개의 거문고자리 RR별을 식별해냄으로서 보상을 받게 되었다.

 

이들의 발견은 고대 구상별무리의 잔해가 미리내 팽대부의 중심부 내에 고루 뿌려져 있음을 말해주는 결과이다.

 

로드리고 콘트레라스 라모스의  설명은 다음과 같다.
"미리내 중심부의 거문고자리 RR별 발견은 은하중심핵의 형성에 대한 연구에 매우 중요한 영향을 미치고 있습니다.
 이번 결과는 은하의 중심 팽대부가 몇몇 구상별무리들의 충돌합병에 의해 만들어진다는 사실을 지지해주고 있습니다."
 
구상별무리들의 충돌합병을 통한 은하중심 팽대부의 형성이론은 이 팽대부가 빠르게 회전하는 강착 가스원반으로 인해 발생한다는 이론과 경쟁을 벌이고 있었다.

 

항상 대부분 구상별무리 내에서 발견되는 이 거문고자리 RR별의 발견은 미리내의 중심 팽대부가 구상별무리간의 충돌로 인해 만들어졌다는 사실의 강력한 증거가 되고 있다.

또한 여기서 더 확장하여 미리내와 유사한 은하들의 팽대부도 동일한 방식으로 만들어진 것인지도 모른다.

 

이번 발견은 은하의 진화 이론에 있어 강력하고도 중요한 증거가 될 뿐만 아니라 이 별들이 100억년 이상의 나이를 먹은 것으로 보이는 희미한 별들이라는 사실을 고려해 보았을 때 미리내 내부에 있었던 가장 오래되고 가장 거대한 별무리가 끈덕지게 살아남은 결과일 것이라는 점도 말해주고 있다.
 

Credit:ESO, IAU and Sky & Telescope

 

표 1> 이 별지도는 이번에 미리내중심부 근처에서 발견된 거문고자리 RR별들의 위치를 보여주고 있다.
해당 위치가 빨간색 원으로 표시되어 있다.

이 깜빡이별들과 미리내의 중심부는 궁수자리에 자리잡고 있다.
이 별지도에 기록된 대부분의 별들은 괜찮은 관측 조건 하에서는 맨눈으로도 볼 수 있는 별들이다.

 

각주

 

[1] 별들로 이루어진 불룩한 은하핵은 미리내의 가장 안쪽에 자리잡고 있는 소규모 고밀도 구성부이며 약 400 광년의 폭을 가지고 있다.

 

[2] 또 다른 유형의 세페이드 깜빡이별들과 마찬가지로 거문고자리 RR유형의 별들 역시 별의 밝기 변화 주기와 광도 간에 간단한 연관관계를 보여주고 있다. 
좀더 긴 주기를 가지고 있는 별은 좀더 밝은 별들이다. 
이러한 주기-광도 관계를 이용하여 밝기 변화 주기와 겉보기 밝기를 통해 해당 별까지의 거리를 계산할 수 있다.

 

 

출처 : 유럽 남반구 천문대(European Southern Observatory) Science Release  2016년 10월 12일자 
         http://www.eso.org/public/news/eso1636/

 

      

 

원문>

eso1636 — Science Release

The Milky Way’s Ancient Heart

VISTA finds remains of archaic globular star cluster

12 October 2016

Ancient stars, of a type known as RR Lyrae, have been discovered in the centre of the Milky Way for the first time, using ESO’s infrared VISTA telescope. RR Lyrae stars typically reside in ancient stellar populations over 10 billion years old. Their discovery suggests that the bulging centre of the Milky Way likely grew through the merging of primordial star clusters. These stars may even be the remains of the most massive and oldest surviving star cluster of the entire Milky Way.

A team led by Dante Minniti (Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile) and Rodrigo Contreras Ramos (Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile) used observations from the VISTA infrared survey telescope, as part of the Variables in the Via Lactea (VVV) ESO public survey, to carefully search the central part of the Milky Way. By observing infrared light, which is less affected by cosmic dust than visible light, and exploiting the excellent conditions at ESO’s Paranal Observatory, the team was able to get a clearer view of this region than ever before. They found a dozen ancient RR Lyrae stars at the heart of the Milky Way that were previously unknown.

Our Milky Way has a densely populated centre — a feature common to many galaxies, but unique in that it is close enough to study in depth. This discovery of RR Lyrae stars provides compelling evidence that helps astronomers decide between two main competing theories for how nuclear bulges form [1].

RR Lyrae stars are typically found in dense globular clusters. They are variable stars, and the brightness of each RR Lyrae star fluctuates regularly. By observing the length of each cycle of brightening and dimming in an RR Lyrae, and also measuring the star’s brightness, astronomers can calculate its distance [2].

Unfortunately, these excellent distance-indicator stars are frequently outshone by younger, brighter stars and in some regions they are hidden by dust. Therefore, locating RR Lyrae stars right in the extremely crowded heart of the Milky Way was not possible until the public VVV survey was carried out using infrared light. Even so, the team described the task of locating the RR Lyrae stars in amongst the crowded throng of brighter stars as “daunting”.

Their hard work was rewarded, however, with the identification of a dozen RR Lyrae stars. Their discovery indicate that remnants of ancient globular clusters are scattered within the centre of the Milky Way’s bulge.

Rodrigo Contreras Ramos elaborates: “This discovery of RR Lyrae Stars in the centre of the Milky Way has important implications for the formation of galactic nuclei. The evidence supports the scenario in which the nuclear bulge was originally made out of a few globular clusters that merged.”

The theory that galactic nuclear bulges form through the merging of globular clusters is contested by the competing hypothesis that these bulges are actually due to the rapid accretion of gas. The unearthing of these RR Lyrae stars — almost always found in globular clusters — is very strong evidence that part of the Milky Way's nuclear bulge did in fact form through merging. By extension, all other similar galactic bulges may have formed the same way.

Not only are these stars powerful evidence for an important theory of galactic evolution, they are also likely to be over 10 billion years old — the dim, but dogged survivors of perhaps the oldest and most massive star cluster within the Milky Way.

Notes

[1] The nuclear stellar bulge is the compact component in the innermost regions of the Milky Way (and other galaxies) extending to a size of about 400 light-years.

[2] RR Lyrae stars, like some other regular variables such as Cepheids, show a simple relationship between how quickly they change in brightness and how luminous they are. Longer periods mean brighter stars. This period-luminosity relationship can be used to deduce the distance of a star from its period of variation and its apparent brightness.

More information

This research was presented in a paper to appear in The Astrophysical Journal Letters.

The team is composed of D. Minniti (Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile; Departamento de Física, Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile; Vatican Observatory, Vatican City State; Centro de Astrofisica y Tecnologias Afines - CATA), R. Contreras Ramos (Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile;  Pontificia Universidad Católica de Chile, Instituto de Astrofísica, Santiago, Chile), M. Zoccali (Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile; Pontificia Universidad Católica de Chile, Instituto de Astrofísica, Santiago, Chile), M. Rejkuba (European Southern Observatory, Garching bei München, Germany; Excellence Cluster Universe, Garching, Germany), O.A. Gonzalez (UK Astronomy Technology Centre, Royal Observatory, Edinburgh, UK), E. Valenti (European Southern Observatory, Garching bei München, Germany), F. Gran (Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile;  Pontificia Universidad Católica de Chile, Instituto de Astrofísica, Santiago, Chile)

ESO is the foremost intergovernmental astronomy organisation in Europe and the world’s most productive ground-based astronomical observatory by far. It is supported by 16 countries: Austria, Belgium, Brazil, the Czech Republic, Denmark, France, Finland, Germany, Italy, the Netherlands, Poland, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom, along with the host state of Chile. ESO carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities enabling astronomers to make important scientific discoveries. ESO also plays a leading role in promoting and organising cooperation in astronomical research. ESO operates three unique world-class observing sites in Chile: La Silla, Paranal and Chajnantor. At Paranal, ESO operates the Very Large Telescope, the world’s most advanced visible-light astronomical observatory and two survey telescopes. VISTA works in the infrared and is the world’s largest survey telescope and the VLT Survey Telescope is the largest telescope designed to exclusively survey the skies in visible light. ESO is a major partner in ALMA, the largest astronomical project in existence. And on Cerro Armazones, close to Paranal, ESO is building the 39-metre European Extremely Large Telescope, the E-ELT, which will become “the world’s biggest eye on the sky”.

Links

• Research paper
• Variables in the Via Lactea (VVV) ESO public survey

Contacts

Dante Minniti
Universidad Andrés Bello
Santiago, Chile
Email: dante@astrofisica.cl

Rodrigo Contreras Ramos
Instituto Milenio de Astrofísica
Santiago, Chile
Email: rcontrer@astro.puc.cl

Mathias Jäger
Public Information Officer
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Cell: +49 176 62397500
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