[굿모닝 사이언스]세계 천문학자들이 발견한 고요한 가스 바다에 둘러싸인 은하계

호주 연방과학산업연구기구(CSIRO)의 신형 전파 망원경 'ASKAP'가 빠른 전파 폭발(FRB)을 감지하는 것을 묘사한 그림. 천문학자들은 무엇이 FRB를 유발하는지는 모르지만, 그것은 80년 동안 태양에 의해 방출된 양과 같은 엄청난 에너지를 필요로 한다. 국제전파천문학연구센터 제공

[파이낸셜뉴스] 먼 은하의 외곽을 연구하는 천문학자들이 발견한 은하가 고요한 가스의 바다에 자리잡고 있다고 밝혔다. 지구에서 약 40억 광년 떨어져 있는 이 거대한 은하는 예상보다 훨씬 밀도가 낮고 자성이 약한 가스의 후광에 둘러싸여 있다는 것이다.

천문학자들의 이 발견은 27일(한국시간) '사이언스'지에 실렸다. 이 연구는 미국 캘리포니아대학교 천문학 및 천체물리학 교수 J. 자비에 프로체스카(J. Xavier Prochaska)가 주도했으며 전세계 19명의 연구원들이 참여했다.

국제전파천문학연구센터(ICRAR)의 호주 커틴대학 출신인 장 피에르 맥쿼트(Jean-Pierre Macquart) 천체물리학 부교수는 최근 진원지를 밝혀낸 고속 전파 폭발 하나가 50억 광년 동안 우주를 여행하면서 어떻게 왜곡되는지를 조사했다고 말했다. 이 폭발은 안개를 뚫고 가로지르는 등대의 광선처럼 은하계의 후광을 뚫고 쏜살같이 날아갔다.

맥쿼트 부교수는 "한여름의 야외는 기온과 밀도 변화로 인해 공기가 탁하고 뒤쪽에 있는 나무들이 일그러져 보이는 것을 볼 수 있다"며 연구원들이 빠른 전파 폭발의 신호가 은하계에 의해 왜곡될 것으로 예상했다고 말했다.

연구원들의 예상은 빗나갔다. 그는 "그러나 우리가 예상하던 폭풍우가 몰아치는 은하계 '날씨' 대신, 우리가 관찰한 신호는 아무런 방해를 받지 않으며 잔잔한 가스 바다를 통과했다."고 밝혔다.

지구에서 40억 광년 떨어진 은하의 후광을 여행하고 있는 빠른 전파 폭발을 묘사한 그림. 국제전파천문학연구센터 제공

이 발견은 은하 후광이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 고요하며, 기체는 난류가 적고 밀도가 낮으며 자기성이 예상보다 낮다는 것을 보여준다.

천문학자들이 은하 후광에 관심을 갖는 이유는 왜 물질이 은하계에서 방출돼 성장을 멈추게 하는지를 이해하는데 도움이 되기 때문이다.

맥쿼트 부교수는 은하 외곽에 있는 가스는 전통적으로 연구하기 어려웠다고 말했다. 맥쿼트는 "가스의 후광은 은하계의 별보다 실제 10배 더 멀리까지 뻗어나갈 수 있고, 은하계에 존재하는 물질의 상당 부분을 포함할 수 있지만 망원경으로 가스를 직접 보는 것은 매우 어렵다"고 말했다.

그는 빠른 전파 폭발과 관련된 새 기술, 즉 깊은 우주에서 나오는 강력한 에너지의 섬광을 사용해 발견했다고 말했다. 그는 "빠른 전파 폭발은 태양이 80년 동안 방출한 양과 같은 엄청난 에너지와 같지만 지속시간이 불과 몇 밀리초(1000분의 1초) 밖에 안된다"고 말했다.

"우리는 전파 폭발을 일으키는 원인이 무엇인지 확실히 알지 못했지만 최근에야 이 전파가 온 은하를 정확히 찾아 낼 수있었다."
이 연구를 이끈 미국 캘리포니아대학교 천문학 및 천체물리학 교수 J. 자비에 프로체스카는 후광가스가 이러한 방출 과정에 대한 기록을 제공한다고 말했다.

프로체스카 교수는 "그래서 우리의 관측은 물질이 어떻게 방출되고 자기장이 은하계에서 어떻게 운반되는지에 대한 이론들을 알려줄 수 있다."고 말했다.

그는 "우리의 연구는 은하 후광에 대해 완전히 새로운 것을 보여주는 것 같다"고 말했다. "물론, 이 은하계는 어떤 이상한 예외에 불과하지만, 단 하나의 물체만 가지고는 그것에 대해 확신할 수 없다."
프로체스카 교수는 이 연구팀이 이제 다른 은하들을 시험할 계획이라고 밝혔다.

[e-mail] 김만기 기자

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