수소·헬륨 가스 유입돼 별 만들고 초신성 폭발로 다양한 원소 유출
(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 지구에서 약 5억 광년 떨어진 Mrk 1486 은하에서 가스가 유입되고 유출되는 구조가 처음으로 규명됐다.
은하 주변에서 수소와 헬륨 등의 가스가 유입돼 별을 만드는 데 이용되고, 별이 폭발하면서 내부에서 핵융합으로 만들어진 산소와 탄소, 철 등 다양한 원소로 된 가스를 내뿜는 것으로 나타났다.
은하의 가스 유입과 유출 과정은 은하의 성장과 질량, 크기를 결정짓는 중요한 요소지만 어떤 가스가 유입되고 유출되는지는 우리 은하를 제외하곤 추정만 됐을 뿐 전체적인 과정이 구체적으로 확인되지 않아 왔다.
호주연구위원회(ARC) '3차원 전천(全天) 천체물리학(ASTRO 3D) 전문가 센터'에 따르면 스윈번대학교 천체물리학 및 슈퍼컴퓨팅 센터의 디안느 피셔 부교수 등이 참여한 연구팀은 하와이 W.M.켁 천문대의 첨단 이미지 장비를 활용해 Mrk 1486의 가스 유출입 구조를 확인한 결과를 '천체물리학 저널 회보'(The Astrophysical Journal Letters)에 발표했다.
연구팀은 켁Ⅱ 망원경에 장착된 첨단 분광기인 '켁 코스믹 웹 이미저'(KCWI)를 이용해 Mrk 1486를 관측했다.
이 은하는 약 5억 광년 밖에 있지만 지구에 측면을 보이고 있어 은하에서 유출되는 가스를 상대적으로 쉽게 관측하고 성분을 측정할 수 있었다고 한다.
그 결과, Mrk 1486에서 유출되는 가스에서 수소와 헬륨을 제외한 나머지 원소를 나타내는 금속함량(metallicity)이 별 사이 성간매질(ISM) 평균치의 1.6배에 달했으며, 은하에 유입되는 가스보다는 6.3배나 높았다.
피셔 부교수는 "엄청난 양의 가스 구름이 은하로 끌려들어가 별을 생성하는데 이용된다"면서 은하에 유입되는 가스는 수소와 헬륨이지만 이 가스로 만들어진 별이 초신성 등을 통해 돌려주는 물질은 산소와 탄소, 철 등 다른 원소를 상당부분 포함하고 있다고 했다.
논문 제1저자인 알렉스 캐머런 박사는 "은하에 가스가 유입되고 유출되는 아주 분명한 구조를 발견했다"면서 "은하를 회전하는 '프리스비'(원반)라고 가정할 때, 가스는 은하 주변에서 상대적으로 오염되지 않은 상태로 유입된 뒤 응축돼 새로운 별을 형성하고, 나중에 별이 폭발하면 (원반) 아래 위로 다른 원소가 포함된 가스를 뿜어내게 된다"고 설명했다.
원소 주기율표의 절반 이상을 차지하는 이 원소들은 별의 코어에서 핵융합 과정을 통해 형성된 뒤 별이 초신성으로 폭발하거나 붕괴할 때 우주로 뿜어져 나와 다음 별이나 행성, 소행성 등을 만드는 재료가 된다. 생명체 물질도 결국 이런 과정을 통해 형성됐다.
피셔 부교수는 "이번 연구 결과는 은하가 별을 형성하는데 강력한 영향을 미치는 힘에 대해 처음으로 한계를 정할 수 있었다는 점에서 천문학적으로 중요한 의미를 갖는다"면서 "은하가 현재처럼 보이는 이유와 과정, 더 나아가 얼마나 더 지속할지 등을 이해하는 데 한 걸음 더 다가서게 해줬다"고 했다.
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