큰곰 자리의 '푸른 거품(Blob)'들- 1

허블 사이트의 2008년 첫 번째 뉴스로 큰곰 자리 M81, M82 은하 주변에 외따로 떨어진 성단에 대한 뉴스가 발표되었습니다.

기존의 관점에서 볼 때, 성단이 존재할 수 없는 지역에서 발견된 이 유별난 성단들에 대한 뉴스는, 성단 자체에 대한 뉴스와 M81의 위성은하  홈버그 9 ('Holmberg IX')에 대한 설명을 담고 있습니다. 

편의상 두 개의 뉴스를 분리하였습니다.

큰곰 자리의 '푸른 거품'들- 1 에서는  우선 이 독특한 성단들에 대한 뉴스를 먼저 싣습니다.

 

 

사진 설명> 왼쪽의 사진은 지구로부터 1,200만 광년 떨어져 있는 큰곰자리의 M81과 M82은하의 상호작용을 촬영한 GALEX의 자외선 사진이다.

2억년 전, 은하간 통합의 마지막 단계에 각각의 은하의 중력이 서로 영향을 미치고 있다.

M81주위에 고밀도 가스 파장은 거대한 나선팔을 형성하고 있다.

M82은하는 중심에서 별 폭발이 계속되면서 수소 불기둥이 빛을 뿜어내고 있다.

오른쪽의 사진은 허블우주망원경을 통해 촬영된 가시광선 사진으로서 두 개 은하 사이에 뻗어있는 가스줄기의 소용돌이를 따라 존재하는 푸른 성단을 보여주고 있다.

이 사진에 세 번째 동반은하(NGC 3077)는 나타나지 않았다.

천문학자들은 이 지역의 가스 밀도가 너무나 낮아 성단이 있을거라고는 생각하지 않았다. 

천문학자들은 아마도 가스의 난기류가 국지적인 밀도 증가를 촉발시키면서 별의 생성을 가능하게 했던 것으로 추측하고 있다.

'푸른 물방울'이라는 별칭이 붙은 성단들이 알프 고리에 무리를 이루고 있다.

이 성단들은 오리온 성운 5개 분량에 대응되는 물질을 포함하고 있다.

허블우주망원경을 통해 이들 성단에서 별이 생성되기 시작한 시기는 약 2억년 전으로 측정되었는데, 이는 은하간의 통합이 발생한 시기와 일치한다.

 

Full Story>

 

우주에서 파란색 거품을 찾는 것은 공상과학소설에서 나온 외계인을 만나는 것과 같다.

 

그러나 허블을 통해 "거품(Blob)"이라는 별칭이 붙은 이상한 형태의 천체를 관측할 수 있었고,이들이 2억년 전에 우주적 규모의 폭발을 통해 발생한 소용돌이 속에서 새로운 별을 탄생시는 찬란한 별무리임을 알게 되었다.

 

이번 발견은 워싱턴 가톨릭 대학의 뒬리아 드 멜로(Duilia de Mello)와 NASA 고다드 우주비행센터에 의해 이루어졌고, 드 멜로와 그의 동료들은 211차 전미천문학회에서 이를 보고하였다.

 

연구원들은 태양 질량의 수만배에 달하는 이들 '푸른 거품'들이 이처럼 성단 밀도가 낮은 지역에서 상세하게 관측된 적이 없다고 입을 모았다.

 

이 천체들은 지금까지 관측된 은하들에서 발견된 대부분의 산개 성단들에 비해 훨씬 무거운 천체이고, 은하의 주위를 공전하는 구상성단과 비교했을 때는 작은 질량을 가지고 있다.

 

이 별들은 특정 은하에 소속되지 않은 외따로 떨어진 별들이기 때문에 핵융합 반응을 통해 생성된 무거운 원소들이 우주공간으로 쉽게 떠밀려나오게 된다.

 

연구원들은 이번 발견이,  우주역사 초기에 어떻게 이 우주 공간에 무거운 원소들이 산재하게 됐는지에 대한 단서를 제공해 줄 것을 기대하고 있다.

 

'푸른 거품'의 발견에 있어 하나의 미스테리가 있는데 그것은 이 천체가 지구로부터 1200만 광년 떨어진 M81, M82, NGC3077은하 사이에 갸날프게 연결된 가스줄기들을 따라 발견되었다는 점이다.

이 사실이 미스테리인 이유는 지금까지 은하사이 사이의 '심해성 평원(abyssal plain)'이라 불리는 이 지역에서 일체의 성단이 발견될 것으로 기대된 적이 없었기 때문이다.

드 멜로는 이 별들이 아무것도 존재하지 않을 것 같은 은하간 공간의 한복판에서 발견되었기 때문에 누구도 이 사실을 쉽게 믿을 수 없었다고 말했다.

 

'푸른 거품'들은 가느다란 가스 줄기들을 따라, Arp 고리(Arp's Loop)속에 집단을 이루고 있다. 

드 멜로는 이 가스 줄기들이 너무나 갸날퍼서 이처럼 많은 별들을 만들기 위한 물질들이 축적될 수는 없을 것으로 생각했었다고 말했다.

 

그러나 허블 관측에 의해 이들 '푸른 거품'들은 오리온 성운 5개에 맞먹는 물질들을 포함하고 있음이 밝혀졌다.

 

발견후에 이들 '거품'들은 성단으로 분석되었고, 허블망원경을 이용한 연구팀의 연구결과 이들은 대체로 어린별들(심지어는 1천만년 정도의 매우 어린 별들)로 구성된, 그 나이가 2억년을 초과하지 않는 성단으로 측정되었다.

정확히 일치하는 것은 아니지만, 2억년은 은하들간의 충돌과정에서 만들어져 은하들을 서로 잡아당기고 있는 가스 줄기들의 나이이기도 하다.

 

따라서 드 멜로와 연구팀이 제안한 성단생성모델은 이 성단들이 국부적으로 밀도가 상승된 가스줄기 속에서 가스간의 충돌과 연속적인 난기류로부터 생성되었다는 것이다.

그렇다면 우주에서 은하들간의 충돌은 일상적인 일이기 때문에 '푸른 거품'들 역시 일반적으로 발생하는 현상이어야 한다.

 

별들이 모두 타버리거나 폭발이 발생한 후에 별의 핵속에서 핵융합을 통해 생성된 무거운 원소들이 분출되어 우주공간에 풍부하게 존재하게 되는 것일지도 모른다.

 

뉴멕시코의 VLA(Very Large Array)에서 수행된 라디오파 관측을 통해 높은 밀도로 존재하는 가스들을 파악할 수 있었고 

이에 따라 은하간 공간에 존재하는 이들 가스 줄기들의 세부적인 모습을 그릴 수 있게 되었다.

또한 아리조나 Kitt Peak의 3.5미터 WIYN망원경의 관측결과 이 줄기들을 따라 타오르면서 빛을 뿜어내는 수소가스의 분포도 파악할 수 있었다.

한편 나사의 GALEX(Galaxy Evolution Explorer) 자외선 망원경을 통해 자외선을 뿜어내고 있는 별들을 발견할 수 있었는데 이로부터 '푸른 거품들'이라는 별칭이 얻어진 것이다.

 

그러나 GALEX는 개개의 별이나 성단을 볼 수 있는 충분한 해상도를 가지고 있지는 않기 때문에허블의 ACS망원경을 통해 자외선 복사를 방출하는 개개의 천체를 찾아냈다.

 

 

 

 

동영상> M81, M82은하 부근 '푸른 거품' Zoom In

 

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

   본 내용은 2008년 1월 8일 발표된 뉴스입니다.

 

참고 : M81과 M82를 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

 

원문>

사진설명> 

[LEFT] A GALEX ultraviolet image of the interacting galaxies M81 and M82, which lie 12 million light-years away in the constellation Ursa Major. The gravity from each galaxy dramatically affected the other during their last close encounter, 200 million years ago. Gas density waves rippling around M81 make it a grand design spiral. M82 is undergoing a starburst at its core, creating glowing fingers of hydrogen.

[RIGHT] A Hubble Space Telescope visible light image of bright blue star clusters found along a wispy bridge of gas that was tidally stretched between the two galaxies, and a third companion galaxy not seen in this picture. This is not the place astronomers expect to find star clusters because the density of gas is so low. Turbulence in the gas may have enhanced the density locally to trigger starbirth. The so-called "blue blobs" are clumped together in a structure called Arp's Loop. Hubble reveals the clusters contain the equivalent of five Orion Nebulae. A Hubble plot of the stellar population in the clusters yields an age of approximately 200 million years, which coincides with the epoch of the collision.

 

 Full Story>

Finding blue blobs in space sounds like an encounter with an alien out of a science fiction movie. But the Hubble Space Telescope's powerful vision has resolved strange objects nicknamed "blobs" and found them to be brilliant blue clusters of stars born in the swirls and eddies of a galactic smashup 200 million years ago.

The findings are being reported by Duilia de Mello of the Catholic University of America, Washington, D.C. and NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md. and her colleagues at the 211th meeting of the American Astronomical Society in Austin, Texas.

Such "blue blobs"-weighing tens of thousands of solar masses-have never been seen in detail before in such sparse locations, say researchers. They are more massive than most open clusters found inside galaxies but a fraction of the mass of globular star clusters that orbit a galaxy.

Because the orphan stars don't belong to any particular galaxy, the heavier elements produced in their fusion furnaces may easily be expelled back into intergalactic space. This may offer clues as to how the early universe was "polluted" with heavier elements early in its history, say researchers.

The mystery is that the "blue blobs" are found along a wispy bridge of gas strung among three colliding galaxies, M81, M82, and NGC 3077, residing approximately 12 million light-years from Earth. This is not the place astronomers expect to find star clusters: in the "abyssal plain" of intergalactic space. "We could not believe it, the stars were in the middle of nowhere," says de Mello.

The "blue blobs" are clumped together in a structure called Arp's Loop, along the tenuous gas bridge. The gas filaments were considered too thin to accumulate enough material to actually build these many stars, says de Mello. But Hubble reveals the "blue blobs" contain the equivalent of five Orion Nebulae.

After finding that these "blobs" were resolved into stars, the team used the Hubble image to measure an age for the clusters of less than 200 million years with many stars as young and even younger than 10 million years. Not coincidentally, 200 million years is the estimated age of the galactic collision that created the tidal gas streamers, pulled between the galaxies like taffy.

De Mello and her team propose that the star clusters in this diffuse structure might have formed from gas collisions and subsequent turbulence, which enhanced locally the density of the gas streams. Galaxy collisions were much more frequent in the early universe, so "blue blobs" should have been common. After the stars burned out or exploded, the heavier elements forged in their nuclear furnaces would have been ejected to enrich intergalactic space.

Radio observations with the Very Large Array of radio telescopes in Socorro, New Mexico, gave a detailed map of the intergalactic bridge that revealed knots of denser gas. Studies with the 3.5-meter WIYN telescope on Kitt Peak in Arizona mapped the optical light glow of hydrogen along the bridge. Observations with NASA's Galaxy Evolution Explorer (GALEX) ultraviolet space telescope revealed an ultraviolet glow at the knots, and that earned them the nickname "blue blobs." But GALEX did not have the resolution to see individual stars or clusters. only Hubble's Advanced Camera for Surveys at last revealed the point sources of the ultraviolet radiation.

CONTACT

Ray Villard
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md.
410-338-4514
villard@stsci.edu

Robert Naeye
Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
301-286-4453
robert.p.naeye@nasa.gov

Duilia de Mello
The Catholic University of America, Washington, D.C.
and Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
301-286-7497
duilia.f.demello@nasa.gov