PSZ1 G311.65-18.48 : 12개의 도플갱어를 만들어내는 은하를 포착하다.

CREDITS:NASA, ESA, and E. Rivera-Thorsen (Institute of Theoretical Astrophysics Oslo, Norway)

사진 1> 허블우주망원경이 촬영한 이 사진은 어마어마한 거리로 떨어져 있는 머나먼 은하의 만화경을 보여주고 있다.

이 머나먼 은하는 이른바 중력렌즈라 불리는 효과에 의해 여러 개의 화상으로 쪼개져 보인다. 

중렌렌즈 현상이란 앞쪽에 위치하고 있는 거대한 질량의 은하단이 시공간을 구부리면서 뒤쪽으로 훨씬 더 멀리 떨어져 있는 은하에서 출발한 빛을 구부리고 확대시키는 현상을 말한다. 

마치 놀이거울이 만들어내는 듯한 이 효과는 배경 은하의 화상을 쭉쭉 늘어지게 만들뿐만 아니라 여러 개로 보이게 만들기도 한다. 

사진에서 중력렌즈 현상으로 하나의 은하가 최소 12개로 보이고 있으며 각각의 화상들은 4개의 주요 아치상에 고루 분포하고 있다. 

이 아치들 중 3개가 사진 상단 오른쪽으로 보이고 나머지 하나는 하단 왼쪽에 보인다. 

하단 왼쪽에 보이는 아치는 우리은하 미리내의 밝은 별 때문에 부분부분이 가려져 있다. 

'썬버스트 아치(the Sunburst Arc)'라는 별명이 붙은 이 은하는 지구로부터 110억 광년 거리에 위치하고 있으며 지구로부터 46억 광년 거리에 있는 은하단의 거대한 중력에 영향을 받아 여러 개로 보이고 있다. 

허블우주망원경은 이처럼 우주가 제공하는 확대경을 이용하여 중력렌즈작용이 없었다면 그 어떤 첨단장비로도 볼 수 없었을 너무나 작고 희미한 천체를 연구하고 있다. 

썬버스트 아치는 중력렌즈작용을 통해 관측된 여러 은하들 중 가장 밝은 축에 속함에도 중력렌즈작용이 아니었다면 전혀 보이지 않았을 것이다. 

중력렌즈작용으로 인해 썬버스트 아치의 밝기는 최소 10배에서 최대 30배까지 밝아진 상태이다. 

이렇게 강화된 밝기로 인해 허블우주망원경으로 최소 520광년 폭의 작은 구조들까지도 식별이 가능했다. 

이 은하까지의 거리를 고려해봤을 때 이 정도 폭은 중력렌즈가 아니었다면 식별이 불가능한 매우 작은 폭이 해당한다. 

분석된 작은 구조들은 국부 우주의 근거리 은하에서 볼 수 있는 별생성구역과 닮은 구조들이었다. 

천문학자들은 이 구조들을 관측하면서 이 머나먼 은하 및 이 은하 주변의 환경을 상세하게 연구하고 있다. 

썬버스트 아치는 우주의 역사에서 상당히 초기 시대에 생성된 은하들과 매우 유사하며, 아마도 빅뱅이후 1억 5천만 년에 존재하는 은하일 것으로 추정되고 있다. 

 

놀이동산에 설치된 놀이거울은 사람의 모습을 여러 형태로 뒤틀어 놓으면서 한 세기 이상 많은 인기를 누려왔다. 

왕성한 발명활동으로 유명했던 찰스 프랑스 리첼(Charles Frances Ritchel)은 이 거울을 일컬어 "리첼의 레프-오-그래프"라고 불렀다. 

(레프-오-그래프(Laugh-O-Graphs) : 거울에 비친 사람의 형상이 여러 형태로 보이면서 사람들을 즐겁게도 하고 놀라게도 한다는 뜻)

 

하지만 알버트 아인슈타인이 고민한 바에 있어서는 화상이 찌그러진다는 것은 전혀 재미있는 것이 아닌 현실적인 문제였다. 

아인슈타인은 일반상대성이론을 가다듬는 와중에 공간이라는 직물에 발생한 주름으로 인해 우주가 거대한 놀이거울처럼 작용할 것이라고 생각했다. 

허블우주망원경이 최근에 촬영하여 공개한 이 사진에는 "썬버스트 아치"라는 별명이 붙은 은하가 담겨 있다.

그런데 이 은하는 최소 12개 이상의 형상으로 나타나면서 만화경을 연출하고 있다. 

 

이러한 현상은 이 은하보다 앞쪽인 46억 광년 거리에 위치하는 거대한 은하단 때문에 발생하였다. 

아인슈타인의 예언을 아름답게 보여주고 있는 이 사진은 우주의 거대한 질량체에서 발생한 중력이 놀이동산의 거울과 같은 방식으로 빛을 구부리고 있는 모습을 담고 있다. 

 

우주가 휘어진다는 아인슈타인의 생각은 1919년 일식 때 태양이 주변의 공간을 휘어놓고 있다는 사실이 측정되면서 사실로 판명되었다.  

또한 여기서 더 나아가 휘어진 공간은 이른바 "중력렌즈"로서 작용하게 된다. 

시공간이 휘어지면서 멀리 떨어진 천체의 크기를 더 크게 보이게 하거나 더 밝게 보이게 만드는 것이다. 

이러한 중력렌즈 현상은 1979년에 와서야 처음으로 검증되었다. 

중력렌즈 현상이 아니라면 알아볼 수 없었던 흐린 은하가 훨씬 더 멀리 떨어진 퀘이사로부터 오는 빛을 분할하고 강화시키면서 한 쌍의 화상을 만들어 낸 것이다. 

 

오늘날 중력렌즈는 우주의 즐거운 축제 이상의 역할을 수행한다. 

중력렌즈를 통해 다른 별들 주위에서 행성들을 발견하기도 하고, 극단적으로 멀리 떨어져 있는 은하를 당겨 볼 수도 있으며 눈에는 전혀 보이지 않는 암흑물질의 분포를 그려낼 수도 있게 되었다. 

 

사진 2> SCALE 표시

 

 

출처 : 허블사이트 2019년 11월 7일 발표 뉴스

        https://hubblesite.org/contents/news-releases/2019/news-2019-58?news=true

         

참고 : 다양한 중력렌즈 현상 등 우주론 및 우주일반에 관한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다. 
          https://big-crunch.tistory.com/12346979