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은하수 내부에서 약화된 이온화 가스 발견.
원반의 50% 이상이 이온화되는 은하 평면으로 약 5도 기울어진 디스크를 형성.

우리 은하가 LINER 은하에 속해 있음을 처음으로 확인했다.

우리 은하의 유형 변화 :
천문학자들이 은하수의 중심에서 완전히 새로운 종류의 은하계로 규정할 수 있는 것을 발견 했다. 이러한 소위 LINER-은하들은 비활성 은하와 활성 은하핵 사이의 전이 형태로 간주된다. LINER은 과도하게 약화된 이온화 가스를 특징으로 한다. 연구원들이 은하수 내부에서 발견한 것을 과학 저널 "Science Advances"에 보고했다.

▲ 은하수의 중심에는 이온화 수소 가스로 만들어진 기울어진 디스크가 있다. 그들의 특성은 소위 LINER 은하의 특성과 일치한다. © Embry-Riddle Aeronautical University

우리의 우주 이웃에 있는 은하의 약 3분의 1은 소위 LINER 은하이다.
‘Low-Ionization Nuclear Emission-Line Region, 저 이온화 핵 방출선 영역"의 줄임말이다. 우리의 이웃 은하 안드로메다도 그중 하나다.
이 라이너는 중앙 영역에서 특히 높은 비율로 약하게 이온화된 가스를 특징으로 한다.
일부 스펙트럼 범위에서 강렬한 복사로 인해 이 유형의 은하는 이전에 퀘이사와 같은 활성 은하핵과 다소 차분하고 비활성인 은하계 사이의 전이로 여겨졌다. 천문학자들은 심지어 LINER 은하에서 퀘이사로 급격한 변화를 관찰했다.

라이너의 ’동력 엔진‘ 수수께끼

이 은하계를 라이너로 만드는 이유는 무엇일까? 그리고 이온화된 가스 흐름의 원인은?
지금까지 명확한 답은 없다. 분명해 보이는 것은 이 은하의 중심에 계속해서 가스를 이온화하는 과정이 있어야 한다는 것이다. 선임 저자 매튜 해프너(Matthew Haffner, University of Wisconsin)는 “에너지가 지속적으로 공급되지 않기 때문에 이온과 자유 전자는 빠르게 재결합하여 중립 상태로 돌아간다”고 설명한다.

지금까지 LINER 은하에서 이 에너지 공급을 보장하는 이론은 논란의 여지가 있다.
일부 천문학자들은 은하 중심에서 특히 강한 별 형성이 눈에 띄는 이온화 신호의 원동력으로보고 있다. 이와 달리 다른 학자들은 이것이 은하 중심에서 초거대 블랙홀의 활동에 기인한다고 하는데, 이는 은하 중심에서 비활성과 활성 은하 사이의 중간으로 분류될 수 있다.

은하수의 중심에 있는 라이너-신호

지금 은하수의 중심에서 발견된 것은 이 논쟁에 대한 새로운 시각을 제시한다.
Haffner의 동료 Dhanesh Krishnarao와 그들의 팀은 처음으로 은하수의 중심에서 스텔라 LINER 신호를 시연했다. 그들은 연구를 위해 WHAM(Wisconsin H-Alpha Mapper)의 20년간 데이터를 평가했다. 이 망원경은 은하계의 심장에서 광학 광 스펙트럼의 특정 영역을 캡처하는 데 특화돼 있다.

▲ 이온화된 수소의 양이 증가한 영역이 표시된 은하 센터. © Axel Mellinger

결과는 놀랍다.
은하수의 내부 영역에 약하게 이온화된 가스가 너무 많다.
이것들은 원반의 50% 이상이 이온화되는 은하 평면으로 약 5도 기울어진 디스크를 형성한다. 크리쉬나라오(Krishnarao)와 그의 동료들은 “이러한 가스들의 광학적 선 관계는 은하수에서 다른 것들과 다르다. 하지만 그들은 LINER 은하의 방출을 위한 전형이다"고 말했다.

은하수는 라이너 은하인가?

이것이 의미하는 것은 우리의 은하수가 라이너 은하인 것으로 보인다는 것이다.
Haffner는 “이 발견 이전에 수백만 광년 떨어진 안드로메다 은하가 우리에게 가장 가까운 라이너였다”고 말한다.
이제 은하의 가장 가까운 LINER 핵은 우리 은하계의 중심에서 약 2만5천 광년 떨어져 있다는 것이 분명해졌다. Haffner는 “우리가 이 현상을 더 자세히 연구한 것은 이번이 처음이다”고 했다.

이 발견은 천문학자에게 놀랄만한 일이 아니다.
“LINER 가스가 막대가 있는 은하에서 특히 흔하다는 사실을 감안할 때, 내부 은하수에도 이러한 특성이 있다고 가정할 수 있다. 우리의 관찰은 이제 이 의심을 확인하고 이온화 메커니즘과 에너지 공급의 본질을 명확히 할 수 있는 완전히 새로운 정보를 알려준다.”

<이온화 가스가 은하수 센터에있는 곳과 그 의미. © Embry-Riddle Aeronautical University >

별 형성을 위한 추진력으로 너무 멀다? ​

 

은하수 중심에서 이온화 가스의 스펙트럼 표시는 가스를 위한 별 형성 영역에서 예상되는 것과 유사하다. 어린 별들의 강렬한 복사는 이온화를 위한 에너지 원이다.
“그러나 은하 중심에서 멀어질수록 이온화된 가스가 더 많이 변한다. 크리쉬나라오 (Krishnarao)는 LINER 은하에서 발생하는 가스 흐름과 점점 더 유사해지고 있다”고 보고했다.

연구원들에 따르면, 이것은 별 형성만으로 LINER 방출을 설명 할 수 있다는 의혹을 제기한다. 대신에, 두 페르미 버블로부터의 뜨거운 가스의 유입을 포함해 다른 요인들도 원인이 될 수 있다. 이들은 은하수 중심에서 양쪽으로 튀어 나오는 두 개의 거대한 뜨거운 기포와 강한 감마선이다. 천문학자들은 중앙 블랙홀의 과거 분화로 인해 발생한 것으로 의심한다.

지금까지 이것은 추측일뿐이다.
미래의 관측은 은하수와 다른 LINER 은하의 이온화 된 가스가 실제로 어떻게 나오는지 보여 주어야 한다. 우리가 속한 은하가 이 수수께끼의 은하계에 속한다는 사실은 이 퍼즐을 해결하기가 훨씬 쉽게할 수 있다.

(Science Advances, 2020; doi : 10.1126 / sciadv.aay9711)
출처 : Embry-Riddle Aeronautical University

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