우리은하 중심부의 막대 구조가 형성되면서 벌어진 진화의 역사가 슈퍼컴퓨터에 의해 드러났다. 지구와 태양계가 속한 우리은하는 전형적임 막대나선은하 형태를 하고 있다.
일본국립천문대(NAOJ)는 10일 공식 채널을 통해 슈퍼컴퓨터 ‘아테루이II’ 시뮬레이션을 통해 우리은하의 막대 구조가 별 형성에 미친 영향들을 알아냈다고 발표했다.
수천억 개의 항성이 모인 우리은하는 거대한 원반 구조다. 학자들은 그간 다양한 관측을 통해 항성들이 약 3만 광년에 걸쳐 은하 중심부에 막대 모양으로 모여들었다는 사실을 파악했다.
다만 이 막대 구조가 언제 형성되고 어떻게 진화해 왔는지는 좀처럼 밝혀지지 않았다. NAOJ는 그 비밀을 벗기기 위해 ‘아테루이II’를 동원한 4차원 디지털 우주 관측 프로젝트를 진행했다.
바바 준이치 NAOJ 특임 조교를 중심으로 한 국제 연구팀은 ‘아테루이II’를 이용해 우리은하의 중력다체 및 유체 시뮬레이션을 실시했다. 막대 구조의 형성이나 진화가 항성의 탄생 및 그 연령 분포에 어떠한 영향을 주는지 집중 조사했다.
그 결과 막대 구조 형성 직후 회전력을 상실한 대량의 성간 가스가 은하의 중심 약 6000광년 이내의 좁은 영역으로 흘러든 것으로 나타났다. 이로 인해 폭발적인 별 형성 활동이 벌어졌고, 새로운 구조의 은하 팽대부(galactic bulge)가 만들어졌다.
반면 막대 구조 내부에서는 성간 가스가 소실되면서 별 형성 활동이 급격히 약화됐다. 즉 은하 팽대부와 막대 구조는 별 형성 활동의 빈도나 강도가 전혀 다를 것으로 연구팀은 결론 내렸다.
이 같은 내용들은 우리은하 속의 항성들이 탄생할 때 가스 방사 냉각이나 진화에 따른 자외선 방사, 초신성 폭발에 의한 성간 가스의 가열 등 다양한 과정들을 추측하게 해준다.
바바 준이치 조교는 “이러한 별 형성 활동의 차이로 인해 은하 팽대부와 막대 구조의 항성들은 전혀 다른 연령 구성을 보일 것으로 생각된다”며 “항성의 나이 구성 차이를 밝힘으로써 우리은하에 막대 구조가 형성된 시기를 추정할 수 있다”고 설명했다.
NAOJ는 우리은하 팽대부의 항성 연령 구성을 향후 발사되는 세계 최초의 적외선 위치 천문위성 ‘자스민(JASMINE)’을 통해 정밀 관측할 계획이다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
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