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- 은하 중심 근처에 있는 200만 개 이상의 거대한 별에 대한 유럽 가이아 위성의 데이터 평가
- 은하 중심에서 거의 130억 년 된 항성 개체를 식별
- 우리 은하의 "불쌍한 늙은 심장“
- 이 별들은 거의 130억 년이 됐으며 우리 은하의 별 원반보다 먼저 형성

은하수의 고대 심장 추적
천문학자들은 은하 중심에서 거의 130억 년 된 항성 개체를 식별한다.

스텔라 므두셀라:
천문학자들은 우리 은하계에서 가장 오래된 별 집단, 즉 금속이 부족하고 고대 은하수의 심장부를 발견했다. 이 별들은 거의 130억 년이 됐으며 우리 은하의 별 원반보다 먼저 형성되었다. 연구원들은 은하 중심에 있는 이 개체들의 가장 오래된 부분이 1만8000개의 극도로 오래되고 금속이 부족한 별을 포함하여 최소 5천만 태양질량을 가지고 있다고 결정했다. 은하수의 이 므두셀라는 생각보다 훨씬 많다. 

▲ 우리 은하수의 중심부에 대한 적외선 보기. 이 지역은 거의 130억 년 된 우리 은하의 가장 원시적인 별들의 고향이다. © NASA/JPL-Caltech, S. Stolovy(Spitzer Science Center/Caltech)

우리 은하는 그 이면에 길고 다사다난한 역사를 가지고 있다. 약 130억 년 전에 은하가 형성된 후 별 원반과 후광이 점차 형성되었다. 그 "10대"에 우리 은하는 왜소은하와의 합병과 충돌을 통해 계속 성장했고 약 100억 년 전에 중앙 팽창부와 현재의 모양을 갖게 되었다.

우리 은하의 중심에서 추격전

우리 은하계에서 가장 오래되고 가장 원시적인 별 중 몇 개가 오늘날에도 여전히 보존되어 있을까? 그리고 그들은 언제 어디서 일어났을까? 현재 가정에 따르면 원시은하의 그러한 고대 유물은 은하 중심에서 발견될 가능성이 가장 높다.

사실, 천문학자들은 이미 그곳에서 극히 금속이 부족한 별들을 발견했다. 이들은 거의 수소와 헬륨만 포함하고 있으므로 초신성에 의해 더 무거운 원소가 거의 풍부하지 않은 원시 환경에서 시작되었을 것이다.

은하수에 있는 이 최초의 별 집단에 대해 더 알아보기 위해 하이델베르크에 있는 막스 플랑크 천문학 연구소의 한스-발터 릭스가 이끄는 천문학자들은 다시 한번 우리 은하 중심에서 금속이 부족한 오래된 별을 찾았다. 이를 위해 그들은 적응형 신경망을 사용하여 은하 중심 근처에 있는 200만 개 이상의 거대한 별에 대한 유럽 가이아 위성의 데이터를 평가했다.

▲ 우리 은하는 10번의 작은 충돌과 5번의 큰 충돌이 있었다. © NASA/JPL-Caltech, ESO/R. Hurt

놀랍게도 많은 므두셀라 별

분석 결과:
우리 은하의 중심에는 실제로 금속이 부족한 고대 별 전체가 있다. 따라서 이 별들 중 약 10만 개는 은하 별 디스크의 가장 오래된 부분보다 훨씬 적은 무거운 원소를 가지고 있다. "이것은 내부 은하에 대한 이전 조사에서 결정된 것보다 훨씬 더 많은 그러한 물체다"고 천문학 자들은 말한다. 금속이 부족한 이 오래된 별들은 은하 중심에서 약 1만5천광년 떨어진 지역에 집중되어 있다.

이 오래된 별 중 약 1만8000개는 금속 대 수소의 비율이 -1.5 미만이므로 특히 오래되고 독창적이다. 중앙에 금속이 부족한 이 별들은 약 125억 년 된 은하 원반에서 가장 오래된 별보다 먼저 존재했다”고 Rix와 그의 동료들은 보고했다. 따라서 이 중심 고대 별들은 젊은 은하수의 기본 구성 요소에 속했을 수 있다.

전체적으로 이 고대 별들은 적어도 5천만 태양질량을 가지고 있지만, Rix와 그의 동료들이 결정한 바와 같이 그것은 1억 태양질량 이상일 가능성이 있다.

원시 은하수만큼 일찍 형성됨

이것으로 천문학자들은 우리 은하의 맨 처음부터 존재했던 항성 집단인 은하수의 고대 심장부를 처음으로 추적했다. 분석에 따르면 이 고대 별들 중 일부는 도난당했을 가능성이 있다. 그것들은 한때 은하수에 삼켜진 이웃 난쟁이 은하의 유사하게 오래된 핵에서 나왔다.

▲ 원은 은하수의 금속이 부족한 오래된 심장의 별을 표시한다. © H.-W. Rix / MPI für Astronomie

그러나 금속이 부족한 므두셀라의 대부분은 국지적으로 원시은하의 중심에서 형성되었을 것임에 틀림없다. 연구팀은 "이 별들은 한때 원시 은하계의 단단히 묶인 부분을 형성했다"고 말했다. 이것에 대한 증거는 이 별들의 좁고 거의 원형에 가까운 궤도와 고중력 환경에서 빠른 형성을 암시하는 구성을 포함한다.

우리 은하의 "불쌍한 늙은 심장“

천문학자들은 "우리의 결과는 은하수의 이전에 인식되지 않았던 완전히 새로운 항성 성분을 나타내지 않는다"고 강조했다. 그러나 지금 확인된 항성 집단은 이전에 알려진 오래된 별에 대한 개별 탐지가 초기 은하 시대의 깨끗한 별 전체 빙산의 일각에 불과하다는 것을 증명한다. 처음으로 새로운 분석은 은하수의 "가난한 옛 심장"에 대한 보다 완전한 그림을 제공한다. (The Astrophysical Journal, 2022; doi: 10.3847/1538-4357/ac9e01)
출처: Max-Planck-Institut für Astronomie / 막스 플랑크 천문학 연구소

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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