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- 3900광년 길이 수소 띠는 우리 은하에서 알려진 가장 큰 기체 중 하나
- 이 가스 띠가 은하계보다 1600광년 아래에 있는 이유는 수수께끼

은하수: 거대한 가스 필라멘트 발견
3,900광년 길이의 수소 가스 띠가 은하계와 평행하게 놓여 있다.

수수께끼의 구조:
천문학자들은 은하수 밑면에서 거대한 가스 필라멘트를 발견했다.
3,900광년 길이의 수소 띠는 우리 은하에서 알려진 가장 큰 기체 중 하나다. 연구원들이 보고한 바와 같이 전체 구조는 약 170만 태양 질량의 가스를 포함할 수 있다. 이 가스 띠가 은하계보다 1,600광년 아래에 있는 이유와 그것이 어떻게 형성되었는지는 당분간 설명할 수 없다. 

▲ Maggie 필라멘트에서 수소의 속도와 가스 밴드의 모양. © T. Müller/J. Syed, MPIA

언뜻 보기에 우리 은하는 완벽하게 정상적인 막대 은하다.
중심 막대와 4개의 큰 나선 팔이 있는 나선 은하다. 이 모든 구조와 1,000억에서 3,000억 개의 별의 대부분은 은하의 평평한 원반 모양의 주 평면에 있다. 그러나 지난 몇 년 동안 천문학자들은 우리 은하계의 고향에서 때때로 수수께끼 같은 다른 구조를 발견했다. 그중에는 주 평면을 휘감고 있는 거대한 파도, 거대한 감마선 거품, 수많은 별과 은하계에서 기원한 가스 흐름이 있다.

은하수 평면 아래에 숨겨져

이제 또 다른 구조가 추가됐다.
우리 은하의 주 평면 아래를 흐르지만, 여전히 평행하게 놓여 있는 긴 수소 가스 띠다.
“우리는 그것이 어떻게 거기에 도달했는지 아직 정확히 모른다. 필라멘트는 은하수 평면 아래에서 약 1,600광년 아래로 뻗어 있다.”라고 하이델베르크에 있는 막스 플랑크 천문학 연구소의 Jonas Syed가 보고했다. 천문학자들은 약 1년 전에 이 "Maggie" 구조의 첫 번째 증거를 발견했지만, 그것이 얼마나 크고 무엇으로 만들어졌는지는 여전히 불분명했다.

▲ 은하수 평면 아래에는 3,900광년 길이의 수소 가스 띠 "Maggie"가 있다. © Max-Planck-Institut für Astronomie (출처: 관련논문 The “Maggie” filament: Physical properties of a giant atomic cloud)

자세한 내용을 알아보기 위해 Syed와 그의 팀은 미국 Green Bank 전파 망원경의 VLA(Very Large Array)에서 이미지와 스펙트럼 데이터를 분석했다. 이 데이터에서 그들은 일반적으로 약 21cm의 파장을 가진 무선 복사를 방출하는 중성 수소 가스의 복사 신호를 특별히 검색했다. Syed의 동료인 Henrik Beuther는 "관측을 통해 수소 가스의 속도를 결정할 수 있었다"고 설명했다.

가스로 만들어진 거대한 필라멘트

분석 결과:
"Maggie" 필라멘트는 원자 수소 가스로 구성돼 있으며 실제로 하나의 거대한 리본을 형성한다. 길이가 약 3,900광년이고 너비가 130광년이다. 천문학자들은 “이에 따라 우리는 우리 은하에서 가장 크고 응집력 있는 필라멘트 중 하나가 확인됐으며 대부분이 수소 원자로 구성되어 있음을 확인했다”고 보고했다. 대조적으로, 분자 가스의 알려진 가장 큰 구름은 일반적으로 크기가 약 800광년에 불과하다.

“Maggie는 데이터의 초기 평가에서 이미 알아볼 수 있었다. 그러나 현재의 조사만이 그것이 일관된 구조라는 것을 의심할 여지 없이 증명하고 있다”고 MPI for Astronomy의 공동 저자 Juan Soler가 설명했다. 필라멘트는 우리 은하 반대편에서 약 5만5000광년 떨어져 있으며 활성 별 형성 영역을 포함하지 않는다. 이것은 지구에서 확인하기 어렵게 만든다.

수수께끼의 근원

Maggie가 어디에서 왔고 이 거대한 가스 밴드가 어떻게 생겨났는지는 당분간 미스터리로 남아 있다. 우리 은하에는 다른 대규모 구조가 있지만, 그 위치가 우리 은하수면 외부에 있고 은하수와 평행하다는 것은 일반적인 과정을 사용해 설명하기 어렵다. 초신성 사건으로 인한 가스 흐름은 일반적으로 임의의 방향을 가지며, 외부에서 가스가 유입되더라도 이러한 평행 방향의 가능성은 팀이 설명하는 것처럼 최소화된다.

"Maggie"는 나중에야 은하 평면 아래의 현재 위치에 도달했다고 생각할 수 있다” Syed와 그의 동료들을 기술했다.

<Maggie 필라멘트와 그 수소를 확대한 장면 © NASA/JPL-Caltech, ESO/R. Hurt & ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO & T. Müller/J. Syed/MPIA>

분자별 요람으로의 전환?

"Maggie" 필라멘트는 또 다른 이유 때문에 이례적이다.
측정 데이터에 따르면 원자 수소 가스는 이 밴드의 일부 지점에서 수렴해 더 큰 구름을 형성하고 응축된다. 그곳에서 원자 가스는 부분적으로 분자 형태로 바뀔 수 있다. 그러나 지금까지 이 필라멘트에서 분자 수소의 비율은 약 8%에 불과했다.

천문학자들에 따르면 "Maggie"는 원자 수소 흐름과 별이 형성되는 원료인 분자 구름 사이의 연결 고리를 나타낼 수 있다. Syed와 그의 동료들은 "Maggie는 거대한 분자 필라멘트의 전구체를 형성하는 원자 구름 부류의 첫 번째 대표자가 될 수 있다"고 설명했다. 이것에 따르면, 언젠가는 은하 원반 너머에 있는 이 가스 밴드에서 새로운 별이 형성될 수 있다.

"그러나 아직 풀리지 않은 질문이 많이 있다"고 Syed는 말한다. "분자 가스의 비율에 대한 추가 정보를 제공하고자 하는 추가 데이터는 이미 평가를 기다리고 있다."
(Astronomy & Astrophysics, 2021; doi: 10.1051 / 0004-6361 / 202141265)
출처: 막스 플랑크 천문학 연구소

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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