시험&논문용 <별 만들기를 멈춘 은하> 빅뱅 우주론, REQUIEM, 멈춘 이유

우주 초기의 대형 은하들 중에서 별 만들기를 멈춘 은하가 있음을 살펴보기 위해 먼저 빅뱅우주론을 참고하였습니다. 그리고 REQUIEM의 과정을 통해 은하 내의 가스저장소의 고갈 등이 원인임이 연구 결과로 밝혀집니다.

 

별 만들기를 멈춘 은하에서 빅뱅 우주론

빅뱅우주론은 오늘날 관측된 우주의 팽창을 근거로 추정되는 우주의 기원에 대한 가설로, 처음에는 모든 에너지가 한 점에 모였는데, 이는 137억 9900만 년 전쯤 대폭발을 일으켜 우주를 형성했을 것이라는 이론입니다. 벨기에의 물리학자이자 신부인 조르주 르메트르가 1927년에 처음 주장하였습니다. 1933년 천문대 세미나에서는 모든 것의 시작 시점에는 상상할 수 없을 정도로 아름다운 불꽃놀이가 있었습니다. 그리고 폭발이 있었고, 하늘은 연기로 가득 찼습니다라고 발표하였습니다. 르메트르가 처음 이 이론을 주창했을 때 빅뱅은 우주의 창조, 즉 창세기를 연상시킨다는 이유로 과학계로부터 상당한 감정적 저항을 받았습니다. 무엇보다도, 르메이트르의 가톨릭 사제직은 과학계의 편견에 대한 좋은 조건이기도 했습니다. 따라서 물론 처음부터 이 이론이 받아들여진 것은 아니며, 우주가 오랫동안 그 상태를 유지해 왔다는 빅뱅 이론과는 반대되는 정상우주론 이론과 한때 팽팽한 대립이 있었습니다. 빅뱅 이론은 원래 언어로는 그럴듯하게 들리지만, 그 의미를 해석하면 대폭발이라는 뜻으로, 초기에는 원시적인 불덩어리로 불렸습니다. 빅뱅이라는 말은 1949년 정상적인 우주론을 지지했던 물리학자 프레드 포일이 라디오 토크쇼에 출연해 "그럼 우주는 처음에 빅뱅과 함께 만들어졌단 말인가?"라고 말한 것에서 유래한 것으로 빅뱅 이론에 대해 약간 비판하는 어조로 표현한 것입니다. 그 후 시간이 흐르면서 빅뱅우주론이 정상적인 우주론을 능가하고 확립된 이론으로 자리 잡으면서, 그것을 뒷받침하는 많은 증거들이 관찰되었습니다. 오늘날의 빅뱅 우주론은 초기 빅뱅 우주론에 기반하지만 탐사선을 통한 정밀한 관측과 물리학적 검사로 보완되어지며 LCDM이라고 불립니다. 

 

 

REQUIEM

 

REQUIEM은 휴면 은하 해결 프로젝트입니다. 우주의 초기 거대 은하들 중 일부는, 그 내부가 비어있는 상태로 나타납니다. 그 이유는 별에서 생성된 가스가 중단되었거나 연료 공급이 중단되었기 때문으로 보입니다. 약 140억 년 전 빅뱅이 우주를 만든 직후 30억 년 동안 형성된 초기 메가캡슐에는 별을 만드는 데 필요한 차가운 수소 가스가 다량 함유된 것으로 알려져 있습니다. 하지만, 최근, 천문학자들은 대규 전파망원경과 허블 우주 망원경으로 그들을 관찰한 후 이상한 것을 발견했습니다. 초기에 형성되었던  6개의 거대한 은하가 '연료' 고갈 상태로 움직이고 있었습니다.  별 만들기를 멈춘 은하로 알려진 이 여섯 개의 은하는 높은 적색편이에서 확대된  REQUIEM에 선정되었지만, 조사는 우주에 있는 초기 천문학자들의 기대와 일치하지 않았습니다. 논문 저자는 우주에서 가장 큰 은하는 빠르고 격렬하게 활동하며 곧 수많은 별을 만들어냈습니다. 그러기 위해서는 우주 생성 초기에 별 형성의 연료인 가스가 풍부해야 합니다. 우리는 처음에 이 죽어가는 은하들이 빅뱅 이후 수십억 년이 지난 후 브레이크를 밟았다고 믿었지만, 새로운 연구에 따르면, 이 초기 은하들은 실제로 브레이크를 밟지 않고 텅 비었습니다라고 말했습니다. 이 연구는 과학 학술지 네이처에 게재되었습니다. 중력렌즈를 위한 허블우주망원경과 ALMA망원경의 사용 연구팀은 허블 우주 망원경을 사용하여 은하가 어떻게 형성되고 사라지는지를 이해하는 동안 은하의 별들을 자세히 볼 수 있었습니다. 동시에 ALMA를 통한 관측을 통해 밀리미터 파장 길이인 은하의 연속체 방출(먼지 추적기)을 파악해 은하 내 가스양을 추론할 수 있었습니다.  REQUIEM 조사의 목적은 강력한 중력 렌즈를 천연 망원경으로 사용하여 더 높은 공간 해상도를 가진 휴면 은하를 관찰하는 것입니다. 그래서 연구팀은 ALMA와 허블 망원경의 사용을 신중하게 설계했습니다. 이 디자인을 통해, 과학자들은 은하계 안에서 무슨 일이 일어나고 있는지 비교적 명확하게 볼 수 있었습니다. 지금까지, 텅 빈 움직이는 은하의 내부를 식별하는 것은 거의 불가능했습니다. 은하가 새로운 별을 많이 만들지 못하면 매우 빠르게 사라져 개별 망원경으로 자세히 관찰하는 것이 매우 어렵거나 불가능합니다. 이런 식으로, 중력 렌즈는 허블과 알마의 해상도와 민감도와 결합되어 자연 망원경 역할을 하고 죽어가는 은하들을 실제보다 더 크고 밝게 보이게 하여,  그곳에서 무슨 일이 일어나고 있는지 볼 수 있게 해준다고 합니다

멈춘 이유

왜 은하는 별 형성을 멈췄을까요? 새로운 관찰에 따르면, 여섯 개의 관측된 은하에서의 별 형성이 중단된 것은 차가운 가스를 별로 바꾸는 과정에서 갑자기 비효율적이어서가 아니라, 은하 내의 가스 저장소가 고갈되거나 제거되었기 때문이라고 합니다. 논문의 공동저자는 왜 이런 일이 일어나는지 이해할 수 없지만, 은하계에 연료를 공급하는 1차 가스 공급이 끊겼거나 초거대 블랙홀이 가스를 뜨겁게 유지하기 때문이라고 추정할 수 있다고 말했습니다 본질적으로, 이것은 은하가 연료 탱크를 다시 채울 수 없고, 따라서 별을 생성하는 엔진을 다시 시작할 수 없다는 것을 의미합니다. 이 연구는 또한 앞으로 몇 년 안에 초기 우주 연구를 안내할 정보를 모아서 초기 거대 은하를 측정하는 수많은 중요한 첫 사례들을 보여주었습니다. 연구원은 이번 연구가 멀리 있는 휴면 은하의 차가운 먼지 연속체를 측정한 최초의 연구이며, 실제로는 국부 우주 밖에서 측정한 최초의 연구라며 개별 은하가 얼마나 많은 가스를 가지고 있는지를 알 수 있게 해줍니다. 이 연구는 이 초기 거대 은하들의 별을 형성하는 연료를 조사했고, 처음으로 우리는 충분히 깊이 있는 가스탱크 측정을 수행할 수 있었고, 차가운 가스가 이 은하들에서 결정적으로 빠졌다는 견해를 제시했습니다,라고 말했습니다. 연구팀은 이제 이 은하들이 공허하게 움직이고 있고, 어떤 것이 별이나 가스의 형성을 억제한다는 것을 알고 있지만, 이 연구는 초기의 거대한 은하들이 왜 사라지거나 그렇지 않은지에 대한 일련의 연구 중 첫 번째일 뿐입니다. 연구원은 왜 대부분의 거대한 은하들이 우주에서 그렇게 일찍 형성되었고 그렇게 많은 차가운 가스들을 쉽게 이용할 수 있었을 때 별의 형성을 중단시켰는지에 대해 아직도 배울 것이 많습니다. 우주에 있는 이 거대한 괴물들이 약 10억 년 만에 1천억 개의 별을 만들었다가 갑자기 멈췄다는 사실은 우리 모두가 풀고 싶은 미스터리이며, 이 REQUIEM이 그 첫 번째 단서를 제공했습니다라고 말했습니다.