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우리은하는 사실 울퉁불퉁하다…우리은하 3차원(3D) 지도 첫 공개

우리 은하를 외부(위)에서 포착한 모습을 나타낸 콘셉트 이미지. 미국항공우주국(NASA) 홈페이지


우리은하는 늙고 오래된 별들이 공 모양으로 밀집한 중심핵(Bulge)과 그 주위를 젊고 푸른 별, 가스, 먼지 등으로 이루어진 나선팔이 원판 디스크 형태로 회전하고 있으며, 그 외곽에는 주로 가스, 먼지, 구상성단 등의 일부 별 및 암흑물질로 이루어진 헤일로(Halo)가 타원형 모양으로 은하 주위를 감싸고 있다.


위키피디아는 (태양계가 속한) 우리은하 모양을 이렇게 소개합니다. 여기서 중요한 표현은 '원판 디스크 형태'입니다. 위에서 보면 왜 그렇게 이름을 붙였는지 이해가 갑니다.


옆에서 보면 어떨까요? 옆에서 볼 때도 콤팩트 디스크(CD)처럼 평평한 모양일까요?


물론 그렇지 않다는 건 예전부터 알고 있었습니다. 단, 우주적 관점에서 보면 상대적으로 그렇게 평가해도 될 것이라고 예상했습니다.


그 근거 중 하나는 은하수. 은빛 강물이 흐르는 것처럼 보인다고 해서 은하수(銀河水)라고 부르는 이 별 무리는 지구(태양계)에서 보는 우리은하 중심부 모습입니다.


유럽우주국(ESA)에서 2013년 쏘아올린 인공위성 가이아가 촬영한 (영상을 편집한 유튜브 동영상 속) 은하수 모습을 보면 우리은하는 평평해 보이는 게 사실입니다.



그런데 실제로는 이렇지 않았습니다.


폴란드 바르샤바대 천문관측소 소속 도로타 스코론 박사 후 연구원은 우리은하에 속한 별들 위치를 관측해 3차원(3D) 지도에 표시했습니다. 그 결과 우리은하는 이리저리 휘고 뒤틀린 모양이었습니다. 그래서 옆에서 볼 때 평평한 게 아니라 S자로 휜 형태가 나타납니다.


우리은하를 구조를 3차원(3D)으로 분석했을 때 옆에서 본 모습(그래픽). 바르샤바대 제공


바르샤바대 연구진이 1일(현지시간) 국제학술지 '사이언스'를 통해 공개한 연구 결과를 보면 이들은 우리은하에 속한 세페이드 변광성(Cepheid cariable) 2431개가 정확히 어디에 위치하는지 파악한 다음 이를 3차원(3D) 지도에 나타내는 방식을 썼습니다.


세페이드 변광성은 기본적으로 광도 그러니까 밝기가 변하는 변광성(變光星) 한 종류입니다. 이렇게 밝기가 변하는 물론 이유는 여러가지가 있습니다. 이 중에서 세페이드는 자체적으로 수축과 팽창을 반복하기 때문에 밝기가 변하고, 변광(變光) 주기가 길수록 절대 밝기가 더 밝은 (절대 등급이 낮은) 특징이 있습니다.


학창시절에 겉보기 등급과 별까지 거리를 알면 절대등급을 구할 수 있다는 것 배우셨죠? 그러면 당연히 절대 등급과 겉보기 등급을 알고 있을 때는 별이 지구에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지 계산할 수 있습니다. 그 결과 이 별 2431개는 아래 GIF처럼 자리잡고 있었습니다.


바르샤바대 연구진이 세페이드 변광성 2431개를 촬영한 이미지 20만6726장을 활용해 만든 3차원(3D) 지도. 바르샤바대 제공


이번 연구를 이끈 도로타 스코론 바르샤바대 박사 후 연구원은 "우리은하 중심으로부터 6만 광년 떨어진 별 사이 높낮이는 1만 광년 정도 차이가 난다. 이 정도면 평평하다고 보기 어려울 정도로 큰 차이"라면서 "우리 연구 결과가 이전에 관측한 은하계 모형을 정확하게 만드는 데 도움을 줄 것"이라고 말했습니다.


우주는 정말 신기하고 또 신기한 곳입니다.

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