Abell2667 은하단의 혜성은하

위치 : 조각실자리

거리 : 지구로부터 32억광년

이 이미지의 가로 길이는 240만 광년의 거리에 해당함.

 

 

허블 우주망원경과 지상 및 우주공간의 관측망원경들의 협동작업으로, 은하단의 강력한 중력장에 의해 일그러져 보이는 은하의 모습을 촬영했다.

 

이번 발견은 풍부한 가스를 지닌 전형적인 나선형 은하들이 가스가 모두 소진된 불규칙 또는 타원형 은하로 수십억년에 걸쳐 진화하는 것이라는 추측에 서광을 비추어 주었으며 수백만의 미아 별들, 즉, 특정 은하에 속해있지 않은 별들이 은하단 여기저기에 형성되는 원리도 밝혀주었다.

 

우리 주위의 우주에는 수없이 다양한 형태와 크기의 은하들이 존재하고 있다.

그 중의 반 정도는 새로운 별의 생성이 그다지 발생하지 않는, 가스를 거의 소진한 타원형의 은하들이고 나머지 반 정도는 가스를 풍부하게 지니고 있으며 왕성하게 새로운 별들을 만들어내는 나선형 또는 불규칙 형태의 은하들이다.

 

이번 관측에 의하면 가스가 거의 소진된 은하들은 은하단이 몰려있는 중심부에서 자주 발견되는 반면, 나선형 은하들은 이러한 밀집 환경에서 별로 발견되지 않고 있다고 한다.

깊은 우주를 관측한 결과에 따르면 우주가 생성된 후 반 정도의 시간이 지난 약 70억~ 80억년 전에는 다섯개의 은하들 중 하나 꼴로만 가스가 빈약한 은하들이 존재했었다.

그렇다면 오늘날 보이는 빈약한 가스층의 은하들은 어디에서 생성된 것일까?

과학자들은 이러한 변화가 발생한 모종의 기재가 있을 것이라고 추측하고는 있지만, 은하의 변화라는 것이 수십억년에 걸쳐 발생하는 변화이기 때문에 어떤 일들이 이러한 변화를 발생시키는지를 알 수 없었다.

 

영국 카디프 대학교의 루카 코르티스(Luca Cortese)가 이끈 이번 허블과 국제협력팀의 관측결과는 이러한 변화에 대한 최적의 모델을 제공해 주었다.

Abell2677 은하단을 관측하는 동안, 천문학자들은 이상한 모양의 나선은하(이 이미지의 상단 왼쪽 구석에 보임)를 발견했는데,

이들은 성단의 암흑물질과 수백개의 은하들, 그리고 뜨거운 가스들로부터 발생한 거대한 중력에 의해 시속 350만 키로미터의 속도로 은하단에서 가속되고 있었다.

 

 

이처럼 빠른 속도로 은하가 은하단에 존재하는 뜨거운 가스 속으로 밀려들어가고 있는 반면, 은하의 가스와 별들은 마치 태양과 달의 중력이 지구의 바다를 끌어당기는 것과 같이 은하단의 중력장에 의해 끌어당겨지고 있다.

 

이 독특한 은하는 지구로부터 32억광년 떨어진 곳에 위치해 있는데 이 은하에서 불거져 나온 밝은 점들의 흐름과 어린 별들이 흩어져 나오는 일련의 선모양 볼 때,  이들 어린 별들은 'Ram Pressure Stripping(빠른 속도에서 발생한 기체압력에 의해 주변 또는 구성 물질이 이탈하는 현상)'이라고 불리는 작용과 은하단의 인력으로 인해서 형성과 진화가 촉진되고 있는 모습을 볼 수 있다. 

 

Abell 2667의 뜨거운 가스는 천만 ~ 1억도에 이르는 온도로 전하를 띤 입자들로 구성되어 있으며, 'ram pressure stripping'이 발생하는 동안, 태양풍의 대전입자들이 혜성의 이온화 가스를 밀어내어 혜성의 꼬리를 만드는 것과 같이 은하의 가스를 밀어내고 있는 것이다.

이러한 이유로 과학자들은 이 나선형 은하에게 '혜성 은하'라는 별칭을 달아주었다.

이 이미지에서는 특정 은하 중심에서 왕성하게 새로운 별들이 탄생하는 동시에, 그 은하가 은하단의 중심부분으로 빨려들어가면서 발생하는 일종의 쏠림현상을 볼 수 있는데 , 수백만개의 별들이 은하로부터 내팽개쳐고 있는 모습이 그것이다.

결국 이 나선형 은하는 이 파괴과정으로 가스를 모두 잃고, 빈약한 가스를 지닌 늙은 적색 거성만을 거느린 은하로 전락하게 될 것이다.

 

과학자들은 이러한 변형 과정이 거의 10억년에 걸쳐 발생하는 것으로 측정하였으며, 여기 보이는 이미지는 아직 이러한 변형 과정의 반도 지나지 않은 것으로 약 2억년 정도가 지난 상태의 모습이다.

 

밀집해 있는 은하단에서 발생한 강력한 중력장의 인력으로 인해서 빛이 휘어져서, 후면에 존재하는 은하들의 모습이 일그러져 나타나는 '중력렌즈'라 불리는 현상이 나타나고 있다.

이 사진의 중앙에서 약간 오른쪽으로 쳐진 곳에 바나나 모양의 은하가 보이는데, 이것은 은하단의 중앙 뒤쪽에 위치하는 먼 은하로부터 발생한 빛이 휘어지면서 나타나고 있는 현상이다.

 

허블의 이미지는 2001년 10월에 광대역 행성형 카메라2의 파란색, 녹색 가시광선 및 근적외선 필터로 촬영되었다.

또한 이 이미지에 칠레의 남유럽 천문대의 VLT(Very Large Telescope)망원경와 스피처 우주망원경의 이미지, 그리고 찬드라 X선 망원경과 하와이의 켁 천문대에서 관측된 이미지를 합성하였다. 

 

VLT로부터는 가시광선 분광자료와 근적외선 광도측정 자료가 사용되었고, 스피처 우주망원경으로부터 적외선 광도측정 자료가 사용되었으며, 찬드라 X선 망원경에서 X선 관측자료가 사용되었고, 켁 망원경으로부터 가시광선 분광자료가 사용되었다.

가시광선 분광자료는 은하를 구성하는 별들의 온도와 구성물질 그리고 시선운동(관측자와 천체를 잇는 직선인 시선 방향 위에서의 천체운동)을 측정하는데 사용되었으며, 자외선 광도측정자료는 자외선 대역에서 빛나고 있는 물체의 밝기와 그 변화 양상을 측정하는데사용되었다.

 

연구 결과는 월간 왕립천문학회지에 발표될 예정이다.

 

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

   본 내용은 2007년 3월 2일 발표된 뉴스입니다.

 

원문>

NASA's Hubble Space Telescope, in collaboration with several other ground- and space- based telescopes, has captured a galaxy being ripped apart by a galaxy cluster's gravitational field and harsh environment.

The finding sheds light on the mysterious process by which gas-rich spiral-shaped galaxies might evolve into gas-poor irregular- or elliptical-shaped galaxies over billions of years. The new observations also reveal one mechanism for forming the millions of "homeless" stars seen scattered throughout galaxy clusters.

There are many galaxies of different shapes and sizes around us today. Roughly half are gas-poor elliptical-shaped galaxies with little new star formation activity, and half are gas- rich spiral and irregular galaxies with high star formation activity. Observations have shown that gas-poor galaxies are most often found near the centers of crowded galaxy clusters, whereas spirals spend most of their lifetimes in less crowded circumstances.

But deep observations of the universe show that when the universe was half its present age, only one in five galaxies was a gas-poor object. So where do all of today's gas-poor galaxies come from? Scientists suspect that some kind of transformative process must have taken place, but because galaxy evolution occurs over billions of years, they previously have not been able to see this transformation at work.

The new Hubble observations, made by an international team of astronomers led by Luca Cortese of Cardiff University, United Kingdom, provide one of the best examples to date of this metamorphosis. While looking at galaxy cluster Abell 2667, astronomers found an odd- looking spiral galaxy (shown in the upper left hand corner of the image) that plows through the cluster after being accelerated to at least 3.5 million km/h by the enormous combined gravity of the cluster's dark matter, hot gas and hundreds of galaxies. As it speeds through, it rams into the hot gas that permeates the cluster. Its gas and stars are pulled away by the gravitational tidal forces exerted by the cluster, just as the forces exerted by our moon and sun pull the Earth's oceans.

The unique galaxy is situated 3.2 billion light-years from the Earth. It has an extended stream of bright blue knots and diffuse wisps of young stars whose formation and evolution have been driven by both the cluster's tidal forces and a mechanism called "ram pressure stripping." Abell 2667's hot gas is composed of charged particles with a temperature of 10-100 million degrees. During the ram pressure stripping process, the charged particles strip and push away the infalling galaxy's gas, just as the solar wind of charged particles pushes ionized gas away from a comet to create a gas tail. For this reason the scientists have nicknamed the stretched spiral the "comet galaxy."

In the midst of the destruction a baby-boom of star formation in the center of the infalling galaxy has been triggered by the tidal effect of the cluster's gravity. Millions of stars have been ripped from their host galaxy. The spiral galaxy will inevitably lose all its gas and dust in the collision, and become a gas-poor galaxy with an old population of red stars.

Scientists estimate that the total duration of the transformation process is close to one billion years. What is seen now in the Hubble image is not yet half-way through the transformation (i.e. roughly 200 million years).

The strong gravitational pull exerted by the galaxy cluster's collective mass has bent the light of other, more distant galaxies and distorted their shapes - an effect called gravitational lensing. The giant bright banana-shaped arc seen just to the right of the center in the photo corresponds to the magnified and distorted image of a distant galaxy that lies behind the cluster's core.

The Hubble image was taken by the Wide Field Planetary Camera 2 in October 2001 and is a composite of three observations through blue, green, and near-infrared filters.

The astronomers combined the Hubble observations with various ground- and space-based telescopes: the European Southern Observatory's Very Large Telescope in Chile, NASA's Spitzer Space Telescope, NASA's Chandra X-Ray Observatory, and the twin Keck Telescopes in Hawaii.

The Very Large Telescope was used for optical spectroscopy and near-infrared photometry. Spitzer Space Telescope provided mid-infrared photometry. The Chandra X-Ray Observatory took X-ray observations, and the twin Keck Telescopes were used for optical spectroscopy. Optical spectroscopy is used to measure the temperature, composition, and radial motion of stars and galaxies. Infrared photometry measures the brightness, and any change in brightness, of an object glowing at infrared wavelengths.

These results were published in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society by L. Cortese (Cardiff University), D. Marcillac (Steward Observatory), J. Richard (California Institute of Technology), H. Bravo-Alfaro (Universidad de Guanajuato), J.-P. Kneib (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille), G. Rieke (Steward Observatory), G. Covone (Osservatorio de Capodimonte), E. Egami (Steward Observatory), J. Rigby (Observatories of the Carnegie Institution of Washington), O. Czoske (Bonn University), and J. Davies (Cardiff University).

For more information, contact:

Luca Cortese, Cardiff University, United Kingdom, (phone) 011-44-2920876992, (e-mail) luca.cortese@astro.cf.ac.uk; or Jean-Paul Kneib, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, France, (phone) 011-33-4-91-05-59-13, (e-mail) jean-paul.kneib@oamp.fr; or Lars Lindberg Christensen, Hubble/ESA, Garching, Germany, (phone) 011-49-89-3200- 6306, (e-mail) lars@eso.org; or Ray Villard, Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md., (phone) 410-338-4514, (e-mail) villard@stsci.edu .

Object Name: Abell 2667

Image Type: Astronomical

 

Credit: NASA, ESA, and J. -P. Kneib (Laboratorie d'Astrophysique de Marseille)