거대한 은하 필라멘트 발견:우주에서 가장 큰 회전 구조?

최근 발표된 연구에서 남아프리카의 MeerKAT 전파 망원경을 사용하는 천문학자들은 우주에서 관찰된 것 중 가장 큰 회전 물체가 무엇인지 확인했습니다. 물체 자체는 우주 거미줄의 광대한 가닥으로, 가스가 풍부한 14개의 은하가 끈에 달린 구슬처럼 그 물체를 따라 흐르고 있습니다. 이 구조는 약 1억 4천만 광년 떨어져 있으며 수천만 광년에 걸쳐 있습니다.

우주 필라멘트란 무엇인가요?

가장 큰 규모로 보면 우주는 네트워크처럼 보입니다. 혼잡한 지역은 긴 실 모양의 다리를 통해 연결됩니다. 그 다리는 우주 필라멘트입니다. 주변의 빈 지역보다 물질이 더 집중되어 있는 거대한 통로입니다. 시간이 지남에 따라 중력은 이 차선을 따라 가스와 은하를 혼잡한 교차로 쪽으로 밀어 넣어 은하가 성장하는 방식을 형성합니다.

물체의 존재에 대한 팀의 첫 번째 단서는 심층 무선 데이터의 비정상적인 정렬이었습니다. 원자 수소가 풍부한 인근 은하 14개가 비정상적으로 직선적이고 좁은 사슬로 배열되어 있었습니다. 연구자들은 내부 끈의 길이가 약 550만 광년이고 너비가 약 117,000광년이라고 설명합니다. 하지만 이는 여전히 은하수보다 넓습니다. 그 규모에서 '날씬하다'는 말은 과장이 아닙니다.

그런 다음 연구원들은 Dark Energy Spectroscopic Instrument와 Sloan Digital Sky Survey를 포함한 주요 광학 은하 조사를 사용하여 축소했습니다. 더 넓은 지도는 14개 은하 사슬이 수백 개의 은하가 추적하는 훨씬 더 큰 우주 필라멘트 내부에 위치하고 있으며 끝에서 끝까지 약 5천만 광년에 달한다는 것을 보여줍니다. 얇은 사슬은 전체 필라멘트가 아닙니다. 훨씬 더 넓은 구조 안에 자리잡은 선명한 마커입니다.

MeerKAT과 수소가 차이를 만든 이유

미어캣(MeerKAT)은 우주에서 가장 흔한 원소이자 별 형성의 핵심 성분인 원자 수소에서 나오는 희미한 전파 방출을 감지할 수 있습니다. 수소는 또한 움직임을 추적하는 데 도움이 됩니다. 은하가 회전할 때 디스크 한쪽의 수소 가스는 우리를 향해 이동하고 다른 쪽은 멀어지면서 은하 전체에 무선 신호를 이동시킵니다. 이를 통해 천문학자들은 디스크가 어디에 있는지뿐만 아니라 디스크가 어떻게 회전하는지 지도화할 수 있습니다.

여기에서 수소가 풍부한 은하들은 이정표처럼 작동했습니다. 이 표지판이 제 위치에 있으면 광학 카탈로그가 주변을 가득 채우고 가장 깊은 무선 발자국 너머로 필라멘트를 추적했습니다.

헤드라인 결과는 은하가 회전할 뿐만 아니라 필라멘트가 전체적으로 회전할 수도 있다는 것입니다. 연구자들은 필라멘트 중심선의 반대편에서 은하의 움직임을 비교했습니다. 그들은 분할을 발견했습니다. 한쪽의 은하계는 우리에게서 약간 멀어지는 경향이 있는 반면, 다른 쪽의 은하계는 우리를 향해 약간 움직이는 경향이 있습니다. 이러한 대비는 한쪽 가장자리가 접근하고 다른 쪽 가장자리는 뒤로 물러나는 느린 회전목마처럼 회전이 생성하는 것과 일치합니다.

이 속도 패턴을 통해 팀은 초당 약 110km(시속 약 246,000마일)의 회전 속도를 추정합니다.

이 연구는 또한 많은 은하의 회전 방향이 일반적인 컴퓨터 시뮬레이션이 예측하는 것보다 더 강하게 필라멘트와 일치한다고 보고합니다. 간단히 말해서, 은하들은 무작위 방향으로 보이지 않습니다. 그들의 회전은 그들이 살고 있는 가닥에 묶여 있는 것처럼 보이며, 이는 필라멘트 환경이 모델이 일반적으로 허용하는 것보다 더 오래 또는 더 강하게 회전을 형성할 수 있음을 암시합니다.

공동 저자인 옥스퍼드 대학의 라일라 정(Lyla Jung)은 “이 구조를 예외적으로 만드는 것은 크기뿐만 아니라 스핀 정렬과 회전 운동의 조합입니다.”라고 말했습니다.

"테마파크의 찻잔 놀이기구에 비유할 수 있습니다. 각 은하계는 회전하는 찻잔과 같지만 전체 플랫폼, 즉 우주 필라멘트도 회전하고 있습니다. 이러한 이중 운동은 은하계가 살고 있는 더 큰 구조에서 어떻게 회전을 얻는지에 대한 보기 드문 통찰력을 제공합니다."

이것이 은하 형성에 중요한 이유

천문학자들은 이미 우주 필라멘트를 가스 전달 경로로 보고 있습니다. 만약 필라멘트가 일관된 비틀림을 가지고 있다면, 필라멘트는 내부에서 자라는 은하계에 각운동량(회전)을 전달할 수도 있습니다. 공동 저자인 Madalina Tudorache는 이 시스템을 "우주 흐름의 화석 기록"이라고 설명했습니다. 즉, 우주 웹의 움직임이 은하계에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지에 대한 단서를 보존한다는 의미입니다.

연구자들은 또한 필라멘트가 가스가 풍부한 많은 은하와 규칙적인 움직임의 징후를 가지고 상대적으로 젊고 크게 방해받지 않는 것으로 설명합니다. 밀도가 높은 지역에서는 은하 상호 작용으로 인해 회전 방향이 뒤섞이고 깔끔한 정렬 신호가 흐려질 수 있습니다.

현재 이는 심층 수소 매핑과 광범위한 광학 조사의 중첩으로 밝혀진 매우 명확한 예 중 하나입니다. 팀은 MeerKAT 관측이 심화되고 은하 카탈로그가 확장됨에 따라 더 많은 회전하는 필라멘트가 나타날 것으로 예상합니다. 더 많은 천체가 대량 회전과 정렬된 은하 회전을 보여준다면 천문학자들은 우주 거미줄이 은하계로 움직임을 전달하는 방식을 시뮬레이션이 얼마나 잘 포착하는지에 대해 더 예리한 테스트를 받게 될 것입니다.

이번 연구 결과는 왕립천문학회 월간 공지에 게재되었습니다. .