I Zwicky 18 은하의 연령 문제

명칭: I Zwicky 18, I Zw 18
별자리: 큰곰자리
거리: 약 6000만 광년(18Mpc)
이 이미지의 가로길이는 약 2만 9천 광년이다.

 

 

허블우주 망원경이 오스카 와일드의 소설에 등장하는 도리안 그레이의 초상화 이야기처럼 연령을 가늠할 수 없는 은하를 발견했다.
소설에 나오는 초상회의 이야기처럼, I Zwicky 18 은하는 천문학자들의 연구에서 밝혀낸것 보다도 훨씬 더 나이가 있는 은하이다.

천문학자들은 한때 우주의 기준으로 볼 때,  이 은하가 매우 어린 은하인 것으로 생각했었으나 지금은 그 반대로 충분히 오래된 은하로 간주하고 있다.

이 은하가 어려보였던 특징들은 40여년 전에 팔로마 천문대의 관측에 의해서 발견되었다.
당시 연구는 이 은하가 이웃 은하들이 생성된 지 수십억년 후 별들의 생성과 함께 생겨났다는 점을 보여주고 있다.

I Zwicky 18 과 같은 어린은하의 모습들은 초기 우주에서 전형적으로 발견되는 것이다.

I Zwicky 18과 같이 이제 막 생성된 은하들이 일반적으로 대단히 먼 거리에서만 관측되었기 때문에, 천문학자들은  비교적 가까운 거리의 어린 은하인  I Zwicky 18을 통해 우주의 진화를 연구할 수 있게 되었다고 흥분했었다.

 

그러나 허블의 새로운 데이터는 이러한 희망에 찬물을 끼얹는 결과를 보여준다.
허블 망원경은 이 은하에 속해있는 늙은 별의 희미한 빛을 이용하여, 이 별이 100억년에서 최소한 10억년전에 생성되었다는 단서를 발견했다.

 

그러므로 이 은하도 역시 여타 다른 대부분의 은하들과 비슷한 때에 생성된 것일 것이다.

우주망원경과학연구소(the Space Telescope Science Institute)와 유럽우주국에서 새로운 연구를 이끌고 있는 알레산드라 알로이시는 "비록 이 은하가 처음에 생각했던 것처럼 어린 은하는 아니지만 우리가 관측한 은하에서는 유일하게 확실히 발달장애를 가진 은하"라고 말했다.

지상에 있는 망원경으로 분석한 분광 관측에 의하면 I Zwicky 18은 거의 대부분의 구성원소로서 빅뱅시에 생겨난 주 원료들인 수소와 헬륨만을 가지고 있다.
참고로 무거운 원소들은 별의 핵에서 생성되며 별이 폭발할 때 우주공간으로 뿌려진다.

 

 

I Zwicky 18 은하의 기본 특징은 유사한 연령대의 다른 은하들에 비해  새로운 별을 만들어내는 비율이 훨씬 낮다는 점에 있다.

지금까지 이 은하는 스피처 우주망원, 찬드라 X-ray 망원경, 원적외선분광관측기 등 NASA의 모든 망원경을 통해 연구되어 왔다.
그러나 I Zwicky 18 은하는 왜 과거에는 아주 조금의 별들만이 만들어지다가, 최근에 들어서 새로운 별들을 많이 만들어내는지, 여전히 의문으로 남아있다.

 

또한 허블의 관측은 I Zwicky 18 은하가 기존에 관측되었던 거리보다 거의 1000만광년 더 멀리 떨어진 5,900만 광년임을 알려주었다.

 

바로 이 점(이 은하까지의 거리가 기존 거리보다 훨씬 멀다는 점)이 아마도 지금까지 이 은하에서 늙고 희미한 별을

천문학자들이 관측하기 어려운 이유였을지도 모르지만,  I Zwicky 18의 늙은 별들은 허블의 고해상도 상한치에 간신이 걸릴 만큼 그 밝기나 너무 희미하여 관측이 어려웠다.

 

알로이시와 그녀의 연구팀은 I Zwicky 18 은하의 별빛을 거리측정기준으로 분석하여 새로운 거리를 알아냈다.
세페이드 변광성이라 불리는 이 거대한 별들은 일정 주기로 펄스를 방출하고 있다.
이들의 펄스방출 주기는 직접적으로 이들의 밝기와 연관이 된다.

여기서 별들의 실제 밝기와 관측된 밝기를 비교함으로써 그 거리를 정밀하게 측정할 수 있는데, 연구팀은 세개의 변광성들의 밝기와 이론상으로 예견된 이들의 실제 밝기를 비교하기로 결정하였다.

특히 I Zwicky 18 은하에서,  무거운 원소들의 결핍현상에 한정되어 계산된 결과들은 이 은하의 별들이 우주 전체적으로 이러한 원소들이 풍부해 지기 전에 이미 별들이 생성되었음을 나타내고 있다.

 

이러한 해석들이 천문학자들로 하여금 이 은하까지의 거리를 결정할 수 있게 해 주었다.

 

세페이드 거리는,  특히 수명 10억년 이상의 가장 밝은 상태인 붉은색 별의 밝기를 통해 여타 거리를 가늠하는데도 

또한 유용하게 적용됐다.

세페이드 변광성들은 십여년동안 연구되어 왔으며 우주의 크기를 결정하는 수단으로 사용되어 왔다.

그런데 이번에 처음으로 아주 적은 양의 무거운 원소를 소유한 변광성이 발견된 것이다.

이러한 사실은 현재 진행중인 연구들의 중요한 주제로서 변광성의 속성에 대한 독특한 통찰력을 제공해 줄 것이다.

알로이시와 그녀의 연구팀은 이러한 결과를 10월에 Astrophysical Journal Letters에 발표한다.

 

알로이시의 팀원들은 다음과 같다.

우주망원경과학연구소( the Space Telescope Science Institute)의 프란체스카 아니발리(Francesca Annibali), 제니퍼 맥(Jennifer Mack), 롤란드 반더마렐(Roeland van der Marel)

유럽우주국 및 우주망원경과학연구소( the Space Telescope Science Institute)의 마르코 시리아니(Marco Sirianni)

미국국립천문대(National Optical Astronomy Observatories)의 압히지트 사하(Abhijit Saha)

이탈리아국립천문연구소(Italian National Astrophysics Institutes)의 기셀라 클레멘티니(Gisella Clementini), 로드리고 콘트레라스(Rodrigo Contreras), 줄리아나 피오렌티노(Giuliana Fiorentino), 마르첼라 마르코니(Marcella Marconi), 일라리아 무셀라(Ilaria Musella)

 

* '허블사이트'의 게시물들은  허블사이트 http://hubblesite.org 의 뉴스센터 자료들을 번역한 자료들입니다

 

참고 : I Zwicky 18을 비롯한 각종 은하 및 은하단에 대한 포스팅은 하기 링크 INDEX를 통해 조회할 수 있습니다.
       - 은하 일반 :  https://big-crunch.tistory.com/12346976
       - 은하단 및 은하군 :  https://big-crunch.tistory.com/12346978
       - 은하 충돌 :  https://big-crunch.tistory.com/12346977