천문학자들은 강렬한 별 형성과 복잡한 구조를 특징으로 하는 근처의 활동적인 나선은하인 조각가은하(Sculptor Galaxy)에 대해 지금까지 가장 상세한 모습을 만들었습니다. 칠레에 있는 유럽 남부 천문대의 초거대 망원경을 사용하여 연구진은 수천 가지 색상의 빛을 수집하여 은하계의 거대한 지도를 구성했습니다. 그 결과는 은하계를 구성하는 가스, 별, 먼지에 대한 상세한 기록이며, 그 통찰은 이미 우주에 대한 우리의 이해를 변화시키고 있습니다.
이 데이터는 하늘의 각 지점에서 이미지와 스펙트럼을 모두 캡처할 수 있는 장비인 Multi Unit Spectroscopic Explorer인 MUSE를 사용하여 50시간 이상 관찰한 결과입니다. 과학자들은 은하계를 사진으로 찍는 대신 은하계의 빛을 세밀하게 기록하여 은하계가 무엇으로 구성되어 있는지, 어떻게 움직이는지, 별이 어디에서 생성되고 죽는지 알아보기 위해 분해했습니다.
천문학 및 천체물리학에 발표된 새로운 연구를 주도한 유럽 남부 천문대(European Southern Observatory)의 천문학자 엔리코 콩기우(Enrico Congiu)는 "은하는 우리가 아직도 이해하려고 애쓰고 있는 엄청나게 복잡한 시스템입니다"라고 말했습니다. .
스위트 스팟에 있는 은하
조각가 은하(Sculptor Galaxy)는 남반구의 조각가 별자리에 불과 1,100만 광년 떨어져 있는 우리 은하계에 가장 가까운 거대한 별 형성 은하 중 하나입니다. 쌍안경으로도 보입니다. 그 크기는 대략 90,000~100,000광년에 달하며, 그 규모는 우리 은하수와 비슷합니다. 은하수와 달리 스컬프터는 항성 폭발 단계에 있어 매년 새로운 별을 형성하고 있습니다.
그러나 이 곳을 정말 특별하게 만드는 것은 크기와 근접성이라고 Congiu는 말했습니다. “내부 구조를 분석하고 구성 요소를 믿을 수 없을 만큼 자세하게 연구할 수 있을 만큼 충분히 가깝습니다.”라고 그는 말했습니다. "그러나 동시에 전체 시스템으로 볼 수 있을 만큼 충분히 큽니다."
이러한 균형을 통해 Congiu 팀은 우리 은하계를 넘어선 은하계에 대해 가장 상세하고 광범위한 분광학 지도 중 하나를 만들 수 있었습니다. 50시간의 관찰과 100회 이상의 개별 노출 과정을 통해 그들은 거의 900만 개의 스펙트럼을 포착하는 300GB 모자이크를 구성했습니다. 각 스펙트럼은 작은 공간에 있는 요소와 활동의 서명입니다.
은하계는 가스, 먼지, 별에서 방출되는 무지개색으로 빛납니다. 이러한 각 빌딩 블록은 특정 파장의 빛, 즉 나이, 움직임 및 화학적 구성을 나타내는 지문을 방출합니다. 대부분의 망원경 이미지는 이 빛을 눈에 보이는 몇 가지 색상으로 줄입니다. MUSE는 수천 건의 기록을 세웠습니다.
Sculptor의 결과 이미지는 별의 탄생과 죽음을 그린 만화경입니다. 밝은 분홍색은 빛나는 수소로 인해 별이 탄생하는 지역을 추적합니다. 파란색 조각은 죽어가는 별 주변의 산소가 풍부한 껍질을 강조합니다. 은하 중심 근처의 흰색 깔때기는 중앙 블랙홀에 의해 바깥쪽으로 불어난 가스 분수를 표시합니다.
이번 연구의 공동저자인 하이델베르그 대학의 캐서린 크레켈(Kathryn Kreckel)은 “우리는 별이 거의 개별 별의 규모로 형성되는 개별 지역을 연구하기 위해 확대할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “하지만 은하계 전체를 연구하기 위해 축소할 수도 있습니다.”
MUSE 데이터 큐브에서 추출한 광대역 이미지와 방출선 지도를 결합하여 생성된 NGC 253의 컬러 이미지입니다. 크레딧:천문학 및 천체 물리학 죽어가는 별들의 은하계 인구조사
이번 연구의 주요 성과 중 하나는 500개 이상의 행성상 성운 목록입니다. 초기 망원경에서 행성처럼 생겼다고 해서 이름 붙여진 이 빛나는 가스 구름은 전혀 행성이 아닙니다. 그것은 죽어가는 별들에 의해 방출된 별먼지로 이루어진 일시적인 조각품으로서 수만 년 동안 지속됩니다.
은하수 너머 대부분의 은하계에서 천문학자들은 운 좋게도 수십 개를 발견했습니다. 공동저자이자 하이델베르그 대학교 박사과정 학생인 파비안 슈에르만(Fabian Scheuermann)은 "우리 은하계를 넘어서면 일반적으로 은하당 100개 미만의 탐지를 처리합니다."라고 말했습니다.
하지만 Sculptor에서 팀은 수백 개의 항목을 발견하여 이 은하계를 위해 만들어진 가장 강력한 행성상 성운 광도 함수(PNLF), 즉 거리를 추정하는 데 사용할 수 있는 일종의 밝기 프로필을 구축할 수 있었습니다.
"행성상 성운을 찾는 것은 우리가 은하계까지의 거리를 확인할 수 있게 해줍니다. 이는 은하계에 대한 나머지 연구가 의존하는 중요한 정보입니다."라고 오하이오 주립대학의 천문학자이자 연구 공동저자인 아담 리로이(Adam Leroy)는 말했습니다.
조각가와의 거리를 다시 생각하다
그 측정은 또한 놀라움으로 이어졌습니다. 연구진은 행성상 성운을 기반으로 Sculptor가 이전에 생각했던 것보다 더 멀리 떨어져 있을 수 있다는 사실을 발견했습니다. 약 410만 파섹(약 1340만 광년)으로 이는 적색 거성을 사용한 이전 추정치보다 17% 더 멀리 떨어져 있습니다.
왜 불일치가 발생합니까? Congiu와 그의 팀은 범인이 먼지라고 제안합니다. 조각가는 지구에서 거의 모서리 방향으로 보이며, 그 조밀한 나선형 팔은 성간 그을음의 어두운 필라멘트로 묶여 있습니다. 이 먼지는 별과 행성상 성운 모두에서 나오는 빛을 흐리게 하여 실제보다 더 희미하게, 따라서 더 멀리 보이게 만듭니다.
그들은 또한 특히 먼지가 많은 은하의 중심 지역이 훨씬 더 부풀려진 거리 추정치를 산출한다는 것을 발견했습니다. 외부 디스크를 분리함으로써 팀은 합의 값에 훨씬 더 가까운 거리를 복구했습니다.
궁극적으로 이 프로젝트를 차별화하는 것은 깊이뿐만 아니라 다양성입니다. 지도는 전 세계 과학자들이 수년간 채굴할 수 있는 데이터세트입니다.
은하계 스냅샷은 Sculptor에서 이미 형성된 별의 지도 위에 겹쳐서 분홍색과 파란색의 혼합을 만들었습니다. 출처:E. Congiu/ESO이는 천문학자들이 가스가 은하계를 통과하는 방식, 가스가 냉각 및 응축되어 새로운 별을 형성하는 방식, 초신성과 블랙홀이 어떻게 물질을 날려보내는지, 즉 우주 진화를 촉진하는 은하 순환을 추적하는 데 도움이 될 것입니다.
Congiu는 "이러한 작은 과정이 전체 크기가 수천 배 더 큰 은하계에 어떻게 그렇게 큰 영향을 미칠 수 있는지는 여전히 미스터리입니다."라고 말했습니다.
팀의 작업은 아름다운 그림을 넘어 경험적이고 데이터가 풍부한 우주 지도책을 구축하려는 천문학의 성장하는 움직임의 일부입니다. MUSE 장비를 사용한 유사한 노력은 근처의 다른 은하계를 목표로 하고 있지만 Sculptor 모자이크의 규모와 일치하는 것은 거의 없습니다.
현재 Sculptor는 우주 실험실처럼 빛나고 있으며, Sculptor가 제공하는 데이터는 그 빛만큼 밝게 빛날 것입니다.
