크리스마스 푸딩처럼 별을 요리하는 영리한 비법이 처음으로 발견됐다

크리스마스 푸딩을 쪄내는 것과 같은 방식으로 별을 요리하는 데 필요한 재료를 천문학자들이 처음으로 발견했습니다.

압력솥이 뚜껑 위에 무게추를 올려 압력을 유지하고 축제용 디저트를 농축되고 촉촉하게 만들어 먹기 좋게 만드는 것처럼, 은하계가 합쳐지려면 별이 형성되기에 이상적인 조건을 조성하기 위해 자기장이 필요할 수도 있습니다.

그러나 지금까지 그러한 힘의 존재는 관찰된 것이 아니라 이론화되었을 뿐입니다.

임페리얼 칼리지의 천체물리학자 데이비드 클레멘츠 박사가 이끄는 국제 연구팀은 Arp220이라고 알려진 두 개의 은하가 합쳐진 계 내부 깊숙한 곳에서 수백 광년 너비의 가스와 먼지 원반과 관련된 자기장의 증거를 발견했습니다.

그들은 이 지역이 상호작용하는 은하의 중심을 많은 수소 가스를 어린 별로 조리하기에 딱 맞게 만드는 열쇠가 될 수 있다고 말합니다. 이는 자기장이 열이 너무 높아졌을 때 병합하는 은하의 핵에서 별 형성의 강렬한 폭발이 효과적으로 '끓어오르는' 것을 막을 수 있기 때문입니다.

이 발견을 담은 새로운 논문이 오늘 왕립 천문학회 월간지 에 게재되었습니다.

클레멘츠 박사는 "이것은 우리가 합병의 핵심에서 자기장의 증거를 발견한 첫 번째 사례입니다."라고 말하며, "하지만 이 발견은 단지 시작점일 뿐입니다. 이제 우리는 더 나은 모델이 필요하고, 다른 은하 합병에서 무슨 일이 일어나고 있는지 살펴봐야 합니다."라고 덧붙였습니다.

그는 별 형성에 있어서 자기장의 역할을 설명하면서 요리에 대한 비유를 들었습니다.

"짧은 시간에 많은 별(크리스마스 푸딩)을 요리하려면 많은 가스(또는 재료)를 함께 짜야 합니다. 이것이 우리가 합병의 핵에서 보는 것입니다. 하지만 어린 별(또는 쿠커)의 열이 쌓이면 물건이 끓어넘치고 가스(또는 푸딩 혼합물)가 분산됩니다." 클레멘츠 박사가 말했습니다.

"이런 일이 일어나지 않게 하려면 모든 것을 하나로 묶어줄 무언가를 추가해야 합니다. 은하계의 자기장이나 압력솥의 뚜껑과 무게가 그 예입니다."

천문학자들은 일부 은하에서 정상보다 더 효율적으로 별을 형성할 수 있는 마법의 성분을 오랫동안 찾아왔습니다.

은하 합병에 대한 문제 중 하나는 별 폭발이라고 알려진 별을 매우 빠르게 형성할 수 있다는 것입니다. 즉, 별 형성 속도와 은하의 별 질량 간의 관계 측면에서 다른 별 형성 은하와 다르게 행동한다는 것을 의미합니다. 별 폭발이 없는 은하보다 가스를 별에 더 효율적으로 변환하는 것으로 보입니다. 천문학자들은 왜 이런 일이 일어나는지 당황하고 있습니다.

한 가지 가능성은 자기장이 별 형성 가스를 더 오랫동안 묶어 두는 추가적인 '결합력' 역할을 해서 젊고 뜨거운 별이나 거대한 별이 죽을 때 발생하는 초신성에 의해 가열되어 가스가 팽창하고 사라지는 경향을 막을 수 있다는 것입니다.

이는 이전에도 이론적 모형을 통해 제시된 바 있지만, 새로운 관찰을 통해 최소한 하나의 은하계에서 자기장이 존재한다는 사실이 처음으로 확인되었습니다.

연구원들은 초발광 적외선 은하 Arp220 내부 깊은 곳을 조사하기 위해 하와이 마우나케아의 서브밀리미터 어레이(SMA)를 사용했습니다.

SMA는 약 1밀리미터 파장의 빛을 촬영하도록 설계되었으며, 이는 적외선과 전파 파장의 경계에 있습니다. 이를 통해 초거대 블랙홀과 별과 행성의 탄생을 포함한 광범위한 천문 현상에 대한 창이 열립니다.

Arp220은 은하계 밖 원적외선 하늘에서 가장 밝은 천체 중 하나이며, 가스가 풍부한 나선 은하 두 개가 합쳐진 결과인데, 이로 인해 합병 은하의 핵 영역에서 폭발적 항성 생성 활동이 촉발되었습니다.

은하계 외부의 원적외선 하늘은 먼 은하의 먼지 방출에서 나오는 통합된 빛으로 구성된 우주 배경 복사입니다. 모든 별빛의 약 절반은 원적외선 파장에서 나옵니다.

연구팀의 다음 단계는 차가운 우주의 분자 가스와 먼지를 관측하는 가장 강력한 망원경인 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 배열(ALMA)을 사용하여 다른 초광도 적외선 은하의 자기장을 찾는 것입니다.

그 이유는 Arp220 다음으로 밝은 국소 초광적외선 은하는 Arp220보다 4배 이상 희미하기 때문입니다.

연구자들은 이러한 결과와 추가적인 관찰을 통해 지역 우주에서 가장 밝은 은하계 중 일부에서 자기장의 역할이 훨씬 더 명확해질 것으로 기대하고 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241219190327.htm