타원은하 중심부에서 밀려나오는 가스 꼬리의 초기 모습 포착
은하 진화과정 밝힐 새로운 실마리 제공

■ 우주 속 수천 개의 은하들이 모인 거대은하단에는 다양한 형태의 은하가 존재한다. 가스의 꼬리가 나온 모양인 ‘해파리은하’는 이제까지 주로 나선은하에서 발견돼왔다. 한국천문연구원(원장: 한인우)은 나선은하가 아닌 타원은하에서 밀려나오는 가스 꼬리의 초기 모습, 즉 해파리 타원은하를 처음으로 발견했다.

■ 사진은 지구로부터 약 11억 광년 떨어진 곳에 위치한 거대은하단 ‘아벨 2670(Abell 2670)’의 모습이며, 이 중 파란 사각형 안에 있는 은하가 이번에 발견한 해파리 타원은하(SDSS J235418.35-102014.8)이다. 우측에 확대된 자료에서는 은하의 중심(붉은 부분)에서 바깥으로 가스의 꼬리가 흩날리는 해파리 모양을 확인할 수 있다.

그림 설명: 해파리 타원은하의 광학 이미지 위에 가스의 상대적 시선 속도를 색깔로 표현했다. 붉은 색의 영역은 지구로부터 멀어지고 있는 것이고 푸른색의 영역은 지구로 다가오는 영역이므로, 은하 내 가스 원반이 회전 운동을 하고 있다는 것을 알 수 있다. 흥미롭게도 밀려나가는 가스들이 그 회전 운동을 그대로 따르는 것을 볼 수 있다.

거대은하단은 수천 개의 은하들이 서로 중력적으로 결합되어 강력한 중력으로 근처에 맴도는 은하들을 중심으로 빨아들인다. 이때 거대은하

단을 채우고 있는 뜨거운 가스의 압력에 의해 은하 안에 남아있던 차가운 가스들이 은하 바깥으로 빠르게 밀려나면서 은하가 이동하는 반대 방향으로 긴 가스 꼬리가 만들어진다. 그 모양이 해파리와 닮았다고 하여 이를 일명 ‘해파리(Jellyfish) 은하’라고 부른다.

이 같은 현상이 일어나기 위해서는 은하 내 차가운 가스의 함량이 높아야하기 때문에 지금까지 해파리은하는 비교적 차가운 가스가 풍부한 나선은하에서만 발견됐다.

한국천문연구원 신윤경 박사가 이끄는 국제공동연구팀은 거대은하단 ‘아벨 2670’의 중심으로 빨려 들어가는 타원은하와 이로부터 떨어져 나온 가스에서 새로운 별들이 태어나는 특이한 현상을 포착했다.

은하단의 뜨거운 가스에 의해 타원은하의 형태가 급격히 변형되는 찰나를 포착함으로써 은하 주변 환경이 은하의 진화과정에 미치는 영향에 대한 중요한 실마리를 찾게 됐다.

신윤경 박사는 “이 은하는 최근에 가스가 풍부한 은하와 병합을 겪은 뒤 거대은하단의 중심으로 빠르게 빨려 들어가는 중으로 보인다”며 “풍부한 가스의 기원과 해파리은하에서 별 형성이 일어나는 과정을 밝히고자 자외선, 전파 등 다파장 자료를 이용해 후속 연구 중이다”고  전했다.

이번 발견에는 칠레 VLT(Very Large Telescope) 8.2미터 망원경에 장착된 3차원 광시야 분광관측기기 MUSE(Multi Unit Spectroscopic Explorer)를 사용했다.
이번 연구 논문은 천문학 분야 최상위급 학술지인 미국 천체물리학저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters) 5월 1일자에 실렸다.

◆용어 설명

○3차원 분광 관측
분광 관측이란 천체에서 나오는 빛의 스펙트럼을 관측해 천체의 구성성분을 조사하는 방법이다. 기존의 분광 관측이 하늘의 한 지점에서 빛을 받았다면, 최근에 개발된 3차원 분광 관측기기를 이용하면 하늘의 특정 2차원 면에 걸쳐서 스펙트럼을 얻을 수 있다. 즉 x, y 그리고 파장(wavelength) 3차원을 가진 데이터(date cube)를 얻을 수 있다.

◆연구팀
○신윤경(한국천문연구원 은하진화그룹 박사후연구원)
○Rory Smith(연세대학교)
○Yara Jaffe(유럽남천문대)
○김민진(한국천문연구원)
○이석영(연세대학교)
○Pierre-Alain Duc(CEA-Saclay)
○Julie Nantais(칠레안드레스베요대학교)
Graeme Candlish(칠레발파라이소대학교)
Ricardo Demarco(칠레콘셉씨온대학교)
Ezequiel Treister(칠레카톨리카대학교)

○ 논문
- 제목: Discovery of Ram-pressure Stripped Gas around an Elliptical Galaxy in Abell 2670
- 게재지 : The Astrophysical Journal Letters, vol. 840, L7