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- 약 10억 광년 반경 내에 있는 약 5만6000개 은하의 위치와 움직임을 포함하는 데이터 사용
- 우리 우주 환경에서 17개의 주요 중력 흡수원을 확인
- 지금까지 우리 은하계는 라니아케아 초은하단의 일부로 여겨졌다
- 우리가 훨씬 더 큰 구조의 일부일 가능성이 높다는 것은 흥미로운 일
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우리 은하계가 잘못 할당된 걸까요?
매핑은 라니아케아 초은하단의 일부인 은하수에 대한 의구심을 불러일으킨다.

놀라운 발견:
은하수는 이전에 우리의 "우주의 집"으로 여겨졌던 거대 구조인 라니아케아 초은하단의 일부가 아닐 수도 있다. 이는 지역 우주의 중력분지에 대한 새로운 지도를 보여준다. 이는 우리 은하군이 라니아케아 대신 훨씬 더 큰 샤플리 초은하단에 속할 수 있음을 의미한다. 이 어트랙터(attraktor 끌개)는 지역 우주에서 두 번째로 큰 중력 흡수원을 갖고 있으며, 점차적으로 우리 은하를 자신 쪽으로 끌어당기고 있다. 

▲ 은하수(빨간색 점)는 강력한 흐름과 거대구조 시스템의 일부다. © Daniel Pomarède/ Nature Astronomy 2024

우주의 은하와 은하단은 무작위로 움직이지 않는다. 물질 밀도의 대규모 차이에 따라 안내되는 보이지 않는 흐름을 따른다. Laniakea, Shapley Supercluster 또는 13억 광년 길이의 Sloan Great Wall과 같은 거대하고 밀도가 높은 대형 구조는 중력이 가라앉아 넓은 지역의 은하계를 자신 쪽으로 향하게 하는 어트랙터(끌개) 역할을 한다. 반면에 은하 빈공극 또는 2017년에 발견된 "Dipol-Repeller 쌍극자 반발체"는 은하가 스스로 멀어지게 한다.

천문학자들은 이것을 하천 시스템 및 유역의 집수 지역과 비교했다. 풍경이 물의 흐름을 굽게 하는 것처럼 중력 인력을 통한 공간의 곡률이 우주 흐름을 결정한다.

▲ 은하수는 17개의 거대 구조물로 둘러싸여 있다. 중력을 통해 이 초은하단은 넓은 지역의 대규모 흐름에 영향을 미친다. 이러한 어트랙터 중 가장 큰 것은 Sloan Great Wall)다. © Daniel Pomarède/ Nature Astronomy 2024

끌개를 찾고 있다

도대체 이러한 거대 구조물 중 어느 것이 우리 지역 우주를 형성할까? 마르세유 대학의 아우렐리앙 발라드(Aurelien Valade)와 포츠담의 라이프니츠 천체물리학 연구소가 이끄는 천문학자들은 이제 이 문제를 다시 조사했다. 이를 위해 그들은 약 10억 광년 반경 내에 있는 약 5만6000개 은하의 위치와 움직임을 포함하는 Cosmicflows-4 Survey의 데이터를 사용했다.

비교를 위해 라니아케아 초은하단을 식별한 연구는 단 8천 개의 은하를 기반으로 했다.
천문학자들은 우주론적 매개변수에 기초한 특수 알고리즘을 사용해 먼저 개별 은하계의 고유한 움직임을 결정했다. 그런 다음 그들은 대규모 "BoA(흡입 분지)"의 위치와 유입 지역을 나타내는 패턴을 찾았다. "우리의 접근 방식은 그러한 끌개가 존재할 확률과 공간의 특정 지점이 이에 속할 확률이라는 두 가지 정보를 제공한다"고 팀은 설명했다.

▲ 이 시각화는 우리 은하수를 포함하는 흐름 시스템을 보여준다. 그러나 그것은 어디에서 끝나나요? © Daniel Pomarède/ Nature Astronomy 2024

17개의 우주 거인

그 결과 전례 없는 정밀도로 지역 우주의 흐름과 중력 거대구조를 보여주는 3차원 모델이 탄생했다. 특히 Valade와 그의 동료들은 이러한 어트랙터(끌개)의 개별 유입 지역 사이의 경계가 이전보다 훨씬 더 정확하게 매핑되었다고 보고했다. 전체적으로 그들은 우리 우주 환경에서 17개의 주요 중력 흡수원을 확인했다.

언뜻 보기에도 한 가지 어트랙터가 특히 눈에 띈다. "Sloan Great Wall과 그와 관련된 구조물이 압도적으로 우세하다"고 Valade와 그의 팀은 보고했다. 이 초은하단의 유입 면적은 약 5억 입방 광년에 이른다. 이는 Sloan Great Wall의 인력 감소가 두 번째로 큰 인력인 Shapley Supercluster의 인력 감소보다 두 배 이상 크다는 것을 의미한다.

그러나 중력 유입 지역 아래에 있는 이들 거인의 실제 범위는 훨씬 더 클 수 있다. 천문학자들은 "주요 인력 유역인 샤플리(Shapley), 헤라클레스(Hercules) 및 슬론 만리장성(Sloan Great Wall)은 모두 우리 데이터 필드의 바깥 가장자리에 둘러싸여 있다"고 설명했다. 따라서 그들은 중력 분지가 훨씬 더 확장된다고 가정한다.

은하수: 라니아케아 대신 샤플리?

그러나 이러한 "대형 플레이어" 중 은하수는 어디에 있을까? 지금까지 우리 은하계는 라니아케아 초은하단의 일부로 여겨졌다. 새로운 분석은 이에 대한 의구심을 불러일으킨다. "은하와 관련된 흐름은 두 개의 서로 다른 낮은 곳을 향해 움직이고 있으며 선호되는 종점은 58%의 샤플리 초은하단 영역이다"고 Valade와 그의 동료들은 썼다. 그러나 흐름의 약 40%만이 Laniakea Supercluster 지역에서 끝난다.

▲ 결국 은하수는 라니아케아 초은하단(청록색)에 속하지 않고 훨씬 더 큰 샤플리 끌개(밝은 노란색)에 속할 수 있다. © Daniel Pomarède/ Nature Astronomy 2024

이는 우리 은하계가 전혀 라니아케아의 일부가 아니라는 것을 의미할 수 있다. 대신, 우리 국부은하군과 어쩌면 라니아케아 초은하단의 더 큰 부분이 샤플리 슈퍼은하단의 더 큰 거대구조에 속할 수도 있다. 따라서 이것이 우리의 실제 우주 집이 될 것이다. "우리가 훨씬 더 큰 구조의 일부일 가능성이 높다는 것은 흥미로운 일이다"고 라이프니츠 천체물리학 연구소의 수석 저자인 노암 리베스킨트(Noam Libeskind)는 말했다.

따라서 이러한 발견은 우리 지역 우주의 중력 지형에 대한 완전히 새로운 통찰력을 제공한다. 이는 은하와 우주 구조가 시간이 지남에 따라 어떻게 서로 작용하는지, 어떤 영향 요인이 영향을 미치는지 보여준다. 이는 또한 천문학자들이 우주의 복잡한 역학과 물질 분포를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있다.

(Nature Astronomy, 2024; doi: 10.1038/s41550-024-02370-0)
출처: Nature Astronomy, The Hebrew University of Jerusalem, Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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