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거대 인력체

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목차

1. 개요

거대 인력체는 우리 은하를 포함한 주변 은하들이 공통적으로 끌려가는 중력적 이상 현상을 지칭하는 용어이다. 1970년대에 관측된 은하들의 불균일한 팽창 현상을 설명하기 위해 제시되었으며, 1987년 앨런 드레슬러에 의해 명칭이 제안되었다. 거대 인력체는 바다뱀자리와 센타우루스자리 방향에 위치하며, 초기에는 엄청난 질량을 가진 천체로 추정되었으나, 이후 연구를 통해 그 질량이 과대평가되었음이 밝혀졌다. 현재는 거대 인력체가 라니아케아 초은하단의 중심에 위치하며, 우리 은하는 그 방향으로 향하는 은하들의 흐름에 속해 있는 것으로 여겨진다.

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거대 인력체
개요
다른 이름그레이트 어트랙터
위치지구에서 약 2억 5천만 광년 떨어진 곳
좌표적경 12h 41m 26.6s, 적위 -63° 41′ 29″
설명국부 초은하단의 중력 중심에 위치
수만 개의 은하를 끌어당기는 거대한 중력 이상 영역
처녀자리 초은하단과 물고기자리-고래자리 초은하단 복합체를 포함
특징
질량태양 질량의 약 10^16 배
구성 요소노마 성단
돛자리 성단
기타 거대한 은하단 및 초은하단
숨겨진 구역회피대 뒤에 위치하여 직접 관측이 어려움
전파, 적외선, X선 등을 통해 간접적으로 연구됨
중요성
영향국부 은하군을 포함한 광범위한 영역의 은하 운동에 영향
우주 마이크로파 배경의 비등방성에 기여
연구 과제거대 인력체의 정확한 질량과 구성 요소 파악
거대 인력체의 형성과 진화 과정 연구
암흑 물질과의 관계 규명

2. 발견과 역사

1970년대 초, 베라 루빈은 우주 팽창 속도가 균일하지 않다는 징후를 보고하는 논문을 발표했다.[14] 1980년대에 앨런 드레슬러를 비롯한 연구진은 은하들이 센타우루스자리 방향으로 이동하는 현상을 발견했고, 1987년에 '거대 인력체'라는 용어를 제안했다.[2][3]

2. 1. 초기 관측

1973년 베라 루빈은 균일한 우주 팽창에서 벗어나는 징후를 보고하는 논문을 처음 발표했다.[14] 1976년에도 관련 논문을 발표했다.[15][16]

1987년 데이비드 버스타인, 로저 데이비스, 앨런 드레슬러, 산드라 페이버, 도널드 린덴벨, R.J. 텔레비치, 게리 웨그너는 공동 논문[17]에서 은하계로부터 2억 광년 이내의 대형 은하단이 바다뱀자리와 센타우루스자리 방향의 거대 인력체("그레이트 어트랙터")를 향하는 공통된 운동 성분을 가진다고 지적했다.

1988년 같은 저자들의 논문[18]에서는 400개의 타원 은하의 특유 속도( 후퇴 속도에서 우주 마이크로파 배경 복사(CMB)를 기준으로 한 허블 흐름에서 벗어난 값)를 분석했다. 그 결과, 이 은하들이 은하 좌표 l = 307°, b = 9°, 후퇴 속도 4350±350 km/s (허블 상수를 71 km/s/Mpc로 할 때 거리 약 2.0±0.16억 광년)에 있는 한 점을 향해 운동한다고 가정하면, 특유 속도 분포를 가장 잘 회귀할 수 있다고 밝혔다.

또한, 태양(그리고 은하계)의 허블 흐름에 대한 특유 속도 570±60 km/s가 모두 그레이트 어트랙터 때문이라고 가정하면, 그 질량은 약 5.4×1016 태양 질량(처녀자리 은하단의 약 20배, 초은하단에 필적) 정도가 된다고 추정했다.[19]

최근 브렌트 탈리(하와이 대학교) 등의 연구에 따르면, 국부 은하군의 특유 속도는 약 631 km/s이며, 대략 센타우루스자리 은하단 방향이다. 이는 다음 세 가지 운동 성분의 합성으로 설명된다.

  • 로컬 시트 전체가 로컬 보이드로부터 약 259 km/s로 후퇴하는 운동 (국부 은하군 포함)
  • 처녀자리 은하단과 주변 은하의 인력에 의한 약 185 km/s의 운동 (처녀자리 은하단 방향)
  • 그레이트 어트랙터에 의한 약 455 km/s의 운동 (향점은 대략 센타우루스자리 은하단 방향)


이 세 성분은 우연히도 거의 직교하여, 각 성분의 관측과 분리가 용이하다.[20]

앨런 드레스는 1987년에 거대 인력체를 명명했다.[2][3] 수십 년간의 적색편이 관측으로 방대한 데이터베이스를 구축한 후, 적색편이 값과 적색편이 측정과 무관한 거리 측정값을 결합하여 특이 속도 지도를 만들었다.[3]

천체 물리학자들은 일련의 특이 속도 테스트를 통해 은하수가 센타우루스자리 방향으로 약 600km/s의 속도로 이동하고 있음을 발견했다. 우주 마이크로파 배경(CMB) 쌍극자의 발견은 국부 은하군이 거대 인력체를 향해 움직이는 것을 반영하는 데 사용되었다.[4] 1980년대에는 은하수 외에도 약 400개의 타원 은하가 은하수 빛으로 인한 회피 영역 너머의 거대 인력체 쪽으로 이동한다는 사실 등, 거대 인력체에 대한 많은 발견이 이루어졌다.

1990년대 후반, 은하수에 의한 가림의 어려움을 극복하기 위한 노력으로 거대 인력체 지역 중심에 있는 노르마 은하단이 확인되었다.[5]

2. 2. 명칭 제안

1987년 앨런 드레슬러가 이 현상을 설명하기 위해 "거대 인력체"라는 명칭을 제안했다.[2]

3. 위치 및 정체

우주의 등속 팽창에서 벗어난 첫 증거는 1973년과 1978년에 보고되었다.[25] 거대 인력체의 위치는 1986년에 최종적으로 밝혀졌는데, 우리 은하로부터 남쪽삼각형자리와 직각자자리 방향으로 1억 5천만 광년에서 2억 5천만 광년 사이에 있다.[25]

3. 1. 회피대 문제

회피대는 우리 은하 원반에 의해 가려져 가시광선 관측이 어려운 영역이다. 그 방향의 천체들은 회피대에 위치하여 가시광선으로는 연구하기 어렵지만, X-선 관측을 통해 해당 공간이 직각자자리 은하단(ACO 3627)에 의해 지배된다는 것이 밝혀졌다.[26][27] 이는 크고 오래된 은하가 대부분을 차지하는 거대한 은하단으로, 많은 은하들이 은하 충돌을 일으키며 다량의 전파를 방출하고 있다.

3. 2. X-선 관측

회피대(우리 은하에 의해 가려진 하늘 영역) 방향에 있는 천체는 광학 관측으로 연구하기가 어려운데 비해, X-선 관측은 직각자자리 은하단(ACO 3627)이 지배적인 우주의 이 영역을 드러내었다.[26][27] 직각자자리 은하단은 크고 오래된 은하가 대부분을 차지하는 거대한 은하단으로, 많은 은하들이 은하 충돌을 일으키며 다량의 전파를 방출하고 있다.

4. 질량 논쟁과 섀플리 초은하단

1992년, 거대 인력체의 겉보기 신호 대부분은 맘퀴스트 편향 효과 때문인 것으로 밝혀졌다.[28][9] 2005년, 천문학자들은 회피대 내 은하단 영역의 X-선 탐사(CIZA) 계획을 통해 거대 인력체의 질량이 실제로 과학자들이 원래 추정하던 것의 10분의 1 정도임을 확인했다. 또한 이 탐사는 우리 은하가 사실 거대 인력체 뒤에 위치한 섀플리 초은하단 근처의 아주 무거운 은하단(섀플리 인력체) 쪽으로 끌려가고 있다는 이론을 예상보다 일찍 확인했다.[29][10][23]

4. 1. 맘퀴스트 편향

맘퀴스트 편향은 겉보기 밝기에 따라 천체 관측 빈도가 달라지는 현상이다.[28][9] 1992년, 거대 인력체의 겉보기 신호 대부분은 이 효과에 기인한 것으로 밝혀졌다. 2005년, 천문학자들은 회피대 내 은하단 영역의 X-선 탐사(CIZA) 계획을 통해 거대 인력체의 질량이 실제로 과학자들이 원래 추정하던 것의 10분의 1 정도임을 확인했다. 또한 이 탐사는 우리 은하가 사실 거대 인력체 뒤에 위치한 섀플리 초은하단 근처의 아주 무거운 은하단(섀플리 인력체) 쪽으로 끌려가고 있다는 이론을 예상보다 일찍 확인했다.[29][10]

4. 2. CIZA 프로젝트

2005년에 천문학자들은 "은하면 흡수대 내의 은하단(Clusters in the Zone of Avoidance; CIZA) 프로젝트"로 알려진 X선 관측을 실시했다.[23] 이 조사를 통해 거대 인력체의 질량이 실제로 과학자들이 처음에 예측했던 값의 1/10에 불과하다는 것이 밝혀졌다.[23]

또한 이 조사는 우리 은하가 실제로는 거대 인력체 너머에 위치한 섀플리 초은하단 근처의 훨씬 더 거대한 은하단으로 끌려가고 있다는 이전 이론을 확인했다.[10][23]

5. 라니아케아 초은하단

2014년 브렌트 툴리 연구진은 거대 인력체를 중심으로 하는 라니아케아 초은하단 개념을 제안했다.[24] 라니아케아 초은하단은 우리 은하가 속한 처녀자리 초은하단과 바다뱀자리-센타우루스자리 초은하단을 포함하는 거대한 구조이다.

5. 1. 라니아케아 초은하단의 중심

거대 인력체는 라니아케아 초은하단의 중심부 역할을 하는 것으로 여겨진다. 라니아케아 초은하단은 이전의 초은하단이었던 처녀자리 초은하단과 바다뱀자리-센타우루스자리 초은하단을 포함하는 거대 인력체의 영역으로 정의된다.[31] 따라서 거대 인력체는 새로운 초은하단의 핵이 됐다.[31]

제안된 라니아케아 초은하단은 거대 인력체의 유역으로 정의되며, 처녀자리 초은하단, 바다뱀자리-켄타우루스자리 초은하단을 포함하여 대략 4개의 주요 은하 초은하단을 포괄하며, 5억 광년에 걸쳐 뻗어 있다. 중력적으로 묶일 만큼 밀도가 높지 않아 우주가 팽창함에 따라 흩어져야 하지만, 대신 중력 초점에 의해 고정되어 있다. 따라서 거대 인력체는 새로운 초은하단의 핵심이 될 것이다.[13] 라니아케아 초은하단의 지역 흐름은 노르마자리 은하단과 센타우루스자리 은하단 지역, 대략 거대 인력체의 위치에서 수렴한다.[13]

2014년 9월, 툴리가 이끄는 연구진은 거대 인력체를 중심으로 중력적으로 지배받는 은하로 구성된 지름 약 5억 2천만 광년의 라니아케아 초은하단을 제안하는 논문을 발표했다. 이는 우리 은하를 포함하는 처녀자리 초은하단과 인접한 바다뱀자리-켄타우루스자리 초은하단을 포함하는 대규모 구조이다.[24] 이 설에 따르면, 거대 인력체의 위치는 지구로부터 2억 2천만 광년 떨어진 조각가자리 은하단과 거의 일치하며, 우리 은하는 그 방향으로 향하는 은하 집단의 흐름에 확실히 속해 있다. 샤플리 초은하단은 라니아케아 초은하단의 범위 내에 있지 않으며, 인접한 대규모 구조로 간주된다.

6. 암흑류 (Dark Flow)

암흑류는 이전에 거대 인력체에 의해 야기됐을 것이라고 여겨졌던 어떤 원인으로 인해 특정한 방향으로 이동하는 은하의 속도 경향이지만, 관측 가능한 우주의 바깥에서 발생한 것으로 가설화되었다. 이러한 발견은 2008년에 발표되었지만, 나중에 플랑크 위성의 데이터로부터 부정당했다.[30]

7. 대중문화 속 거대 인력체

거대 인력체는 과학 소설 등 대중문화에서 종종 소재로 활용된다.

7. 1. 소설

앨런 딘 포스터의 "Pip and Flinx" 시리즈 중 "Flinx's Folly"에는 거대 인력체에 대한 언급이 나온다. 이 작품에서 거대 인력체는 은하계를 다른 은하로부터 중력적으로 끌어낼 만큼 충분한 질량을 가진 무언가를 만들기 위해 고대 외계 종족이 시도한 것이라고 묘사된다.[1]

SF 소설가 스티븐 백스터의 『실리』 시리즈의 『허공의 링』(Ring)에서는 거대 인력체 현상을 일으키는 것이 초종족 실리에 의해 인위적으로 루프화된 우주 끈으로 구성된 지름 의 "링"이라고 묘사된다.[2]

테리 프래쳇의 소설 "Reaper Man"에서는 천사 아즈라엘 -- 은하의 죽음과 모든 죽음의 근원 -- 이 거대 인력체로 묘사된다.[3]

참조

[1] 뉴스 What is the Great Attractor? https://www.universe[...] 2014-07-14
[2] 간행물 The Large-Scale Streaming of Galaxies https://www.jstor.or[...] 1987
[3] 간행물 The density and peculiar velocity fields of nearby galaxies https://dx.doi.org/1[...] 1995-10-01
[4] 웹사이트 Cosmic Microwave Background Dipole https://astronomy.sw[...] 2022-03-14
[5] 서적 Cosmological Structures behind the Milky Way https://onlinelibrar[...] Wiley 2005-07-22
[6] 웹사이트 Hubble focuses on "the Great Attractor" https://www.nasa.gov[...] NASA 2013-01-18
[7] 서적 From the Sun to the Great Attractor Springer
[8] 웹사이트 The Great Attractor http://imagine.gsfc.[...]
[9] Q Q55968841
[10] 보도자료 X-rays reveal what makes the Milky Way move http://www.ifa.hawai[...] Ifa.hawaii.edu 2006-01-11
[11] 간행물 Discovery of Two Galaxies Deeply Embedded in the Great Attractor Wall https://iopscience.i[...] 2007-03
[12] 간행물 The Norma cluster (ACO 3627) - I. A dynamical analysis of the most massive cluster in the Great Attractor 2008-01-01
[13] Q Q28314882
[14] 문서 Rubin, Vera C., W. Kent Ford, Jr., & C. Krishna Kumar, “Stellar Motions Near the Nucleus of M31,” Ap.J. 181, 61-78 (1973).
[15] 문서 Rubin, Vera C., W. Kent Ford, Jr., Norbert Thonnard, Morton S. Roberts, & John A. Graham, “Motion of the Galaxy and the Local Group Determined from the Velocity Anisotropy of Distant Sc I Galaxies. I. The Data Ap.J. 81, 687-718 (1976).
[16] 문서 Rubin, Vera C., Norbert Thonnard, W. Kent Ford, Jr., & Morton S. Roberts, “Motion of the Galaxy and the Local Group Determined from the Velocity Anisotropy of Distant Sc I Galaxies. II. The Analysis for the Motion,” Astronomical Journal 81, 719-37 (1976).
[17] 문서 Dressler, Alan; Faber, S. M.; Burstein, David; Davies, Roger L.; Lynden-Bell, Donald; Terlevich, R. J.; Wegner, Gary; 1987 ''Spectroscopy and photometry of elliptical galaxies - A large-scale streaming motion in the local universe'' https://ui.adsabs.ha[...]
[18] 문서 Dressler, Alan; Faber, S. M.; Burstein, David; Davies, Roger L.; Lynden-Bell, Donald; Terlevich, R. J.; Wegner, Gary; 1988 ''Spectroscopy and photometry of elliptical galaxies. V - Galaxy streaming toward the new supergalactic center'' https://ui.adsabs.ha[...]
[19] 웹사이트 A3627 and the hunt for the Great Attractor - atlasoftheuniverse.com http://www.atlasofth[...]
[20] 웹사이트 Brent Tully, Edward J. Shaya, Igor D. Karachentsev, Helene Courtois, Dale D. Kocevski, Alan Peel and Luca Rizzi, ''Our Peculiar Motion Away from the Local Void'', May 2007 - arxiv.org https://arxiv.org/ab[...]
[21] 문서 R. C. Kraan-Korteweg, in Lecture Notes in Physics 556, edited by D. Pageand J.G. Hirsch, p. 301 (Springer, Berlin, 2000). https://arxiv.org/ab[...]
[22] 웹사이트 NASA's Ask an Astrophysicist: The Great Attractor http://imagine.gsfc.[...]
[23] 웹사이트 X-rays Reveal What Makes the Milky Way Move http://www.ifa.hawai[...] University of Hawaii System 2022-01-22
[24] 간행물 The Laniakea supercluster of galaxies 2014-09-02
[25] URL http://www.nasa.gov/[...]
[26] 문서 R. C. Kraan-Korteweg, in Lecture Notes in Physics 556, edited by D. Pageand J.G. Hirsch, p. 301 (Springer, Berlin, 2000). http://arxiv.org/abs[...]
[27] 문서 One theory claims the Great Attractor is a supercluster (possibly the Shapley Supercluster), "with Abell 3627 near its center."
[28] URL http://adsabs.harvar[...]
[29] URL http://www.ifa.hawai[...]
[30] URL http://mirian.kisti.[...]
[31] 저널 The Laniakea supercluster of galaxies 2014-09-02


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