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- 약 1천 광년 너비의 "빈공간"인 지역 "슈퍼버블 Super bubble"의 자기장을 매핑
- 이 로컬 버블은 약 1천5백만 년 전에 전체 일련의 초신성이 차례로 폭발하면서 형성
- 매핑 보조 장치로서의 방사선의 편광
- 자기장이 슈퍼버블에서 별 형성에 어떻게 영향을 미치는지 더 자세히 연구하는데 도움

우리 로컬 버블(Local Bubble)의 자기장 매핑
천문학자들이 은하수에 있는 슈퍼 버블의 최초 3D 자기 지도를 만들었다.

천문학자들이 처음으로 우리 태양계가 놓여 있는 공간에서 약 1천 광년 너비의 "빈공간"인 지역 "슈퍼버블 Super bubble"의 자기장을 매핑했다. 이러한 버블의 첫 번째 3D 자기 지도는 하위 버블의 표면에서 자기장에 의해 편광된 먼지 흐름이 은하 자기장에서 크게 벗어남을 보여준다. 그들은 버블 표면의 모양을 추적하고 그 가장자리 주변의 수많은 별 요람에서 중요한 역할을 할 가능성이 있다. 

▲ 천체 물리학자들은 우리 태양계 주변의 1천 광년 "빈 공간"인 국부 거품의 자기장을 매핑했다. © Theo O'Neill / World Wide Telescope

우리 태양계는 우리 은하수를 십자형으로 가로지르는 많은 별이 부족한 "슈퍼버블" 중 하나인 팽창하는 은하 공간에 있다. 지름이 약 1천 광년인 로컬 버블은 약 1천5백만 년 전에 전체 일련의 초신성이 차례로 폭발하면서 형성됐다. 이 항성 폭발의 충격파는 주변 공간을 날려버리고 팽창하는 가장자리에 가스와 먼지를 가두었다. 오늘날 근처에 있는 거의 모든 별의 요람과 분자 구름이 그곳에서 발견된다.

"우주는 새로운 별과 행성의 형성을 촉진하고 은하의 구조에 영향을 미치는 하위 거품으로 가득 차 있다"고 Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics(CfA)의 첫 번째 저자인 테오 오닐(Theo O'Neill)이 설명한다. "우리 로컬 버블을 형성하는 물리적 과정에 대해 더 많이 배우면서 일반적으로 그러한 하위 버블의 진화와 역학에 대해서도 더 많이 배운다."

매핑 보조 장치로서의 방사선의 편광

캐서린 주커(Catherine Zucker)가 이끄는 CfA 팀은 이미 2022년 초에 우리 지역 거품의 표면 모양을 매핑했다. 이제 우리를 둘러싸고 있는 이 초거품(Superbubble)의 첫 번째 자기장 지도가 이어졌다. O'Neill의 동료인 알리싸 굿맨(Alyssa Goodman)은 "우리는 자기장이 많은 천체 물리학적 현상에서 중요한 역할을 한다는 것을 오랫동안 알고 있었다. 그러나 그것들을 조사하는 것은 악명 높게 어렵다"고 말했다.

▲ 근처에 있는 대부분의 별 탄생 지역은 국부 기포의 표면에 있다. © Center for Astrophysics/ Leah Hustak (STScI)

지역 버블 지도 작성을 위해 천체물리학자들은 은하수 복사의 편광에 대한 플랑크 위성의 데이터를 분석했다. 방사선의 진동 방향은 먼지가 로컬 버블의 가장자리에서 어떻게 정렬되고 자화되는지를 보여준다. 또한 팀은 우리 은하계에서 수십억 개의 별의 위치와 움직임 외에도 이 별빛의 일부에 대한 편광을 기록한 유럽 가이아 위성의 데이터를 평가했다.

Superbubble의 첫 번째 3D 자기 지도

이 데이터에서 O'Neill과 그의 팀은 우리 로컬 버블의 최초의 3차원 자기장 지도를 만들었다. 그들은 여기 인터넷에서 자유롭게 액세스할 수 있는 이 3D 자기 지도의 대화형 버전을 만들었다. 3D 지도는 특히 이 슈퍼버블의 표면이 분명히 자화되어 있는 반면 내부는 거의 자화되어 있지 않음을 보여준다. 로컬 버블의 가장자리는 명확하게 뚜렷한 방향성 편광을 나타내는 반면, 내부에서 방출되는 복사선은 방향성이 없고 약하게만 편광된다. "이것은 태양으로부터 약 1천 광년 떨어진 곳에서 편광의 강한 도약에 대한 이전 관측과 일치한다"고 천체물리학자들은 말했다.

새로운 측정에 따르면 자기장의 강도와 방향은 기포 표면의 지형을 명확하게 추적한다. 연구원은 "따라서 새로운 3D 지도를 통해 우리는 완전히 새로운 방식으로 이 초거품을 탐색할 수 있다"고 설명했다.

<이것이 우리 태양계 주변의 초거품의 자기장 모습이다. © Center for Astrophysics>

별과 행성의 형성에 미치는 영향

자기장이 이온화된 가스와 하전된 먼지의 흐름에 결정적인 영향을 미치기 때문에 새로운 매핑도 중요하다. 그렇게 함으로써 자기장은 별의 요람을 위한 재료의 공급을 규제하고 새로운 별 형성 지역이 나타나는 곳과 그들이 얼마나 생산적인지에 영향을 미친다. "이 지도를 통해 마침내 우리는 자기장이 슈퍼버블에서 별 형성에 어떻게 영향을 미치는지 더 자세히 연구할 수 있다"고 Goodman은 말했다.

그러나 다른 우주 현상은 아마도 우주 자기장과 그 간접 효과에 의해 형성되었을 것이다. "그래서 나는 우리의 지도가 우리 은하계의 초거품에 대한 지식을 확장하는 시작에 불과하기를 바란다"고 O'Neill은 말했다.
(Authorea Preprint, 2023, doi: 10.22541/au.167303779.92162611/v3)
출처: 하버드-스미소니언 천체 물리학 센터

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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