우주의 기이함: 우주의 희귀한 라디오 서클의 기원을 밝히다

천문학자들이 “저게 뭐지?”라고 묻는 일은 매일 있는 일이 아닙니다. 결국, 관측된 대부분의 천문 현상은 별, 행성, 블랙홀, 은하 등으로 알려져 있습니다. 그러나 2019년에 새로 완성된 ASKAP(Australian Square Kilometer Array Pathfinder) 망원경은 이전에 누구도 본 적이 없는 것을 포착했습니다. 전파 원이 너무 커서 중심에 은하 전체가 포함되어 있었습니다.

천체물리학계에서는 이 원이 무엇인지 알아내려고 노력하면서 그들도 알고 싶어했습니다. 왜 서클은 있었다. 이제 캘리포니아 대학교 샌디에고 천문학 및 천체물리학 교수인 Alison Coil이 이끄는 팀은 답을 찾았을 것이라고 믿고 있습니다. 원은 아마도 초신성으로 알려진 거대한 폭발 별에서 흘러나오는 은하풍에 의해 형성된 껍질입니다. 그들의 작품은 다음과 같이 출판됩니다. 자연.

코일과 그녀의 협력자들은 초고속으로 외부로 나가는 바람을 몰아낼 수 있는 거대한 “별 폭발” 은하를 연구해 왔습니다. 항성 폭발 은하(Starburst galaxies)는 유난히 높은 별 형성 속도를 가지고 있습니다. 별이 죽고 폭발하면 별과 그 주변의 가스를 성간 공간으로 다시 방출합니다. 만약 충분한 양의 별들이 동시에 서로 근처에서 폭발한다면, 이러한 폭발의 힘은 가스를 은하계 자체 밖으로 밀어내어 최대 2,000km/초의 속도로 이동할 수 있는 유출풍을 일으킬 수 있습니다.

“이 은하들은 정말 흥미롭습니다”라고 천문학 및 천체물리학과 의장이기도 한 Coil은 말했습니다. “두 개의 큰 은하가 충돌할 때 발생합니다. 합병으로 인해 모든 가스가 매우 작은 지역으로 밀려나고, 이로 인해 강렬한 별 형성이 발생합니다. 거대한 별은 빠르게 연소되고, 죽을 때 가스를 유출하는 바람으로 배출합니다.”

거대하고 희귀하며 출처를 알 수 없음

기술 개발을 통해 ASKAP는 매우 희미한 한계에서 하늘의 많은 부분을 스캔할 수 있게 되었고, 이로 인해 2019년 처음으로 홀수 전파원(ORC)을 감지할 수 있게 되었습니다. ORC는 거대했습니다. 가로가 수백 킬로파섹이고, 여기서 킬로파섹은 3,260광과 같습니다. (참고로 우리은하는 지름이 약 30킬로파섹입니다.)

ORC의 기원을 설명하기 위해 행성상 성운, 블랙홀 합병 등 다양한 이론이 제안되었지만 전파 데이터만으로는 두 이론을 구별할 수 없었습니다. 코일과 그녀의 협력자들은 흥미를 느꼈고 라디오 고리가 그들이 연구해왔던 항성 폭발 은하의 후기 단계에서 발전된 것일 가능성이 있다고 생각했습니다. 그들은 북반구에서 관측 가능한 최초의 ORC인 ORC 4를 조사하기 시작했습니다.

그때까지 ORC는 광학 데이터 없이 무선 방출을 통해서만 관찰되었습니다. 코일 팀은 하와이 마우나케아에 있는 WM Keck 천문대의 통합 현장 분광기를 사용하여 ORC 4를 관찰했는데, 이는 평균 은하에서 볼 수 있는 것보다 훨씬 더 많은 양의 고광도, 가열, 압축 가스를 엄청난 양으로 드러냈습니다.

답변보다 질문이 더 많았던 팀은 탐정 작업에 착수했습니다. 그들은 광학 및 적외선 영상 데이터를 사용하여 ORC 4 은하계 내부의 별들의 나이가 약 60억년이라는 것을 확인했습니다. 코일은 “이 은하계에서 폭발적인 별 형성이 있었지만 대략 10억년 전에 끝났다”고 말했습니다.

은하풍의 이론적 측면을 전문으로 하는 Harvard & Smithsonian 천체물리학 센터의 박사후 연구원이자 논문의 공동 저자인 Cassandra Lochhaas는 대규모 라디오의 크기와 특성을 재현하기 위해 일련의 수치 컴퓨터 시뮬레이션을 실행했습니다. 중심 은하계에 다량의 충격을 받은 차가운 가스가 포함되어 있습니다.

그녀의 시뮬레이션은 은하풍이 꺼지기 전까지 2억년 동안 불어오는 은하풍의 유출을 보여주었습니다. 바람이 멈췄을 때 전방으로 이동하는 충격은 계속해서 고온 가스를 은하계 밖으로 밀어내며 전파 고리를 생성했으며, 역충격은 더 차가운 가스를 은하계로 다시 떨어뜨렸습니다. 시뮬레이션은 ORC 4의 항성 나이로 추정되는 10억년 범위 내에서 7억 5천만 년 이상 진행되었습니다.

“이 작업을 수행하려면 높은 질량 유출 속도가 필요합니다. 즉, 많은 양의 물질을 매우 빠르게 방출한다는 의미입니다. 은하 바로 외부의 주변 가스는 밀도가 낮아야 합니다. 그렇지 않으면 충격이 정체됩니다. 이것이 두 가지 핵심 요소입니다. “라고 코일은 말했습니다. “우리가 연구해 온 은하계에는 이러한 높은 질량 유출률이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 그런 경우는 드물지만 실제로 존재합니다. 저는 이것이 일종의 유출 은하풍에서 유래한 ORC를 가리킨다고 생각합니다.”

유출되는 바람은 천문학자가 ORC를 이해하는 데 도움이 될 수 있을 뿐만 아니라 ORC는 천문학자가 유출되는 바람을 이해하는 데에도 도움이 될 수 있습니다. “ORC는 우리가 무선 데이터와 분광학을 통해 바람을 ‘볼’ 수 있는 방법을 제공합니다”라고 Coil은 말했습니다. “이것은 우리가 이러한 극한 유출 은하풍이 얼마나 흔하고 바람의 수명주기가 무엇인지 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 은하 진화에 대해 더 많이 배우는 데 도움이 될 수 있습니다. 모든 거대한 은하가 ORC 단계를 거치나요? 나선 은하가 타원으로 변하는 경우 더 이상 별이 형성되지 않나요? ORC에 대해 배울 수 있고 ORC로부터 배울 수 있는 것이 많다고 생각합니다.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240108125729.htm