솜브레로 은하
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1. 개요
솜브레로 은하는 1767년 피에르 메샹이 발견한 나선 은하로, 메시에 104(M104)로도 알려져 있다. 솜브레로 은하는 처녀자리에 위치하며, 지구로부터 약 2,930만 광년 떨어져 있으며, 약 8,000억 태양 질량의 질량을 가지고 있다. 특징적으로 은하 팽대부를 가로지르는 짙은 먼지 띠, 거대한 구상 성단, 그리고 중심부에 초대질량 블랙홀을 가지고 있다. 1912년 베스토 슬라이퍼는 솜브레로 은하의 적색편이를 발견하여 우주의 팽창을 보여주는 증거를 제시했으며, 1921년 카미유 플라마리옹에 의해 메시에 목록에 추가되었다.
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| 솜브레로 은하 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 별자리 | 처녀자리 |
| 은하 유형 | SA(s)a 또는 E |
| 겉보기 등급 | 8.0 |
| 특징 | 매우 밝은 중심, 흥미로운 먼지 띠 |
| 다른 이름 | M104 NGC 4594 UGCA 293 PGC 42407 MCG -02-32-020 IRAS 12373-1120 |
| 발견 정보 | |
| 발견일 | 1781년 5월 11일 |
| 발견자 | 피에르 메샹 |
| 위치 정보 | |
| 추가 정보 | |
| 참고 자료 | "" "" |
2. 역사
솜브레로 은하는 피에르 메샹이 1781년에 처음 발견했고, 1784년 윌리엄 허셜이 독립적으로 발견하여 은하 원반의 암흑 층을 기록했다. 이후 두 사람의 관측이 같은 천체를 가리킨다는 것이 밝혀졌다.
샤를 메시에는 솜브레로 은하를 포함한 6개 천체에 대한 수기 노트를 남겼으나, 1921년 이전에는 공식 메시에 목록에 포함되지 않았다. 카미유 플라마리옹이 이 노트를 발견하고 솜브레로 은하를 메시에 목록에 M104로 등재했다.
1912년 베스토 슬라이퍼는 솜브레로 은하의 빛에서 큰 적색편이를 발견, 이 은하가 우리 은하 외부 천체이며 우주가 팽창하고 있다는 중요한 단서를 제공했다.
2. 1. 발견
솜브레로 은하는 1781년 5월 11일 피에르 메샹이 발견했으며, 1783년 5월 J. 베르누이에게 보낸 편지에서 이 천체에 대해 설명했다. 이 편지는 나중에 《베를린 천문 연감(Berliner Astronomisches Jahrbuch)》에 게재되었다.[9][10] 샤를 메시에는 이 천체와 다른 다섯 개의 천체(현재 M104 – M109로 알려짐)에 대한 수기 노트를 작성하여 자신의 개인적인 천체 목록(현재 메시에 목록)에 추가했지만, 1921년이 되어서야 공식적으로 포함되었다.[5]윌리엄 허셜은 1784년에 이 천체를 독립적으로 발견했으며, 은하 원반에 "어두운 층"이 존재한다는 것을 추가로 언급했는데, 이것이 현재는 먼지띠라고 불린다.[5] 이후 천문학자들은 메샹과 허셜의 관측 기록이 동일한 천체를 가리킨다는 것을 확인했다.[10]
2. 2. 메시에 목록 등재
1921년, 프랑스의 천문학자 카미유 플라마리옹은 샤를 메시에의 수기 노트에서 솜브레로 은하에 대한 기록을 발견했다.[44] 플라마리옹은 이 천체가 이미 신판일반목록(NGC)에 NGC 4594로 등재되어 있음을 확인하고, 메시에 목록에도 포함되어야 한다고 주장했다.[44] 그 이후 솜브레로 은하는 M104로 메시에 목록에 정식 등재되었다.[44]2. 3. 베스토 슬라이퍼의 적색편이 발견
1912년 미국의 베스토 슬라이퍼는 솜브레로 은하(M104)의 빛에서 큰 적색편이를 발견했다. 솜브레로 은하는 이 적색편이로 인해 지구에서 약 1,000km/s의 속도로 멀어지고 있다는 것이 밝혀졌다. 이 속도는 은하계 내부의 다른 어떤 천체보다도 빠른 것이었다. 슬라이퍼의 발견은 솜브레로 은하가 우리 은하 내의 성운이 아닌 우리 은하 바깥의 천체이며, 나아가 우주가 모든 방향으로 팽창하고 있다는 것을 보여주는 첫 번째 단서였다.3. 특징
M104는 처녀자리에 위치하지만, 처녀자리 은하단의 구성원은 아닌 것으로 여겨진다. 이 은하의 실제 지름은 50,000광년에서 140,000광년에 이르기까지 문헌에 따라 다양하다. 허블 우주 망원경으로 M104의 이미지가 촬영되었을 때의 해설에 따르면, 거리는 2,800만 광년, 지름은 약 50,000광년이며 질량은 약 8,000억 태양 질량으로 추정된다.
M104의 은하 헤일로에는 대규모의 구상 성단계가 존재한다. 대형 망원경으로는 최소 수백 개의 구상 성단을 관측할 수 있다. 실제로는 2,000개 이상의 구상 성단이 은하 본체를 둘러싸고 있는 것으로 여겨지는데, 이는 우리 은하의 구상 성단 수보다 훨씬 많다. 또한, 최근 촬영된 고해상도 이미지에 의해 M104의 은하 헤일로가 매우 넓은 영역으로 퍼져 존재하고 있음이 밝혀졌다.
3. 1. 먼지 고리
솜브레로 은하의 가장 두드러진 특징은 은하 팽대부 앞을 가로지르는 짙은 먼지 띠이다. 이 먼지 띠는 팽대부를 가리는 것처럼 보이지만, 실제로는 팽대부를 둘러싼 대칭적인 고리 형태를 띠고 있다.[45][11] 이 고리 속에는 차가운 수소 원자 가스와[46][12] 먼지가 들어 있다.[45][11]저분해능·저탐지력 관측에 기초한 추론이지만,[47][48][13][14] 이 고리에 솜브레로 은하의 차가운 분자성 구름이 다량 분포하고 있을 가능성도 존재한다.[45][11] 솜브레로 은하의 먼지 고리에 분자성 가스가 존재하는지 확실히 하기 위해서는 추가적인 관측이 필요하다. 적외선 분광분석에 따르면, 이 먼지 고리에서 솜브레로 은하의 항성 형성이 가장 활발하게 일어난다.[45][11]
3. 2. 은하핵
솜브레로 은하는 저전리 핵방출선 영역(LINER)으로 분류된다.[49] LINER란 이온화된 가스가 존재하는 은하핵의 구역인데, 그 이온화된 정도가 매우 약한 영역을 말한다. LINER의 가스를 이온화시키는 에너지원이 무엇인지에 대해서는 널리 논의되고 있다. 어떤 LINER는 항성 형성 구역의 뜨겁고 젊은 별에 의해 에너지를 얻는데, 또 다른 LINER는 초대질량블랙홀을 품고 있는 고에너지 활동은하핵에 의해 에너지를 얻는다. 적외선 분광 분석에 따르면 솜브레로 은하의 은하핵에서는 명확한 항성 형성의 징후가 전혀 없는 것으로 추측된다. 하지만 핵에서 초대질량블랙홀이 발견되었기 때문에, 이 활동은하핵이 솜브레로 은하의 저전리중심핵광선영역의 에너지원으로 생각된다.[45]3. 3. 초대질량 블랙홀
1990년대, 존 코멘디(John Kormendy) 연구진은 캐나다 프랑스 하와이 망원경(CFHT)과 허블 우주망원경(HST)의 분광분석 데이터를 이용하여 솜브레로 은하 중심부에 태양 질량의 10억 배(109 M☉)에 달하는 초대질량블랙홀이 존재함을 밝혀냈다.[50][16] 이는 우리 은하와 가까운 은하들에서 발견된 블랙홀 중 가장 무거운 축에 속한다.[50]3. 4. 싱크로트론 방사
전파 및 X선 파장에서, 은하핵은 강력한 싱크로트론 복사의 근원이다.[17][18][19][20][21][22][23] 싱크로트론 복사는 고속의 전자가 강한 자기장 영역을 통과하면서 진동할 때 생성된다. 이러한 방출은 활동 은하핵에서 매우 흔하게 나타난다. 일부 활동 은하핵의 경우 전파 싱크로트론 복사가 시간에 따라 변동할 수 있지만, 솜브레로 은하에서 방출되는 전파의 광도는 10~20% 정도만 변한다.[17]3. 5. 미확인 테라헤르츠 복사
2006년, 두 연구팀이 파장에서 솜브레로 은하의 핵에서 나오는 테라헤르츠파에 대한 측정 결과를 발표했다.[11][23] 이 테라헤르츠파는 (일반적으로 적외선 및 서브밀리미터 파장에서 관측되는) 먼지의 열 방출, (일반적으로 전파 파장에서 관측되는) 싱크로트론 복사, (밀리미터 파장에서 드물게 관측되는) 뜨거운 가스로부터의 제동 복사, 또는 (일반적으로 서브밀리미터 스펙트럼 선을 생성하는) 분자 가스에서 기원하지 않는 것으로 밝혀졌다.[11] 테라헤르츠파의 근원은 아직 밝혀지지 않았다.3. 6. 구상 성단
솜브레로 은하는 구상 성단을 상대적으로 많이 가지고 있다. 솜브레로 은하의 구상 성단들에 대한 관찰 연구 결과, 1,200개에서 2,000개 가량의 구상 성단이 있다고 추정된다.[51][52][53] 우리 은하나 팽대부가 작은 다른 은하들과 비교해 볼 때, 솜브레로 은하는 밝기에 비해 구상 성단의 숫자가 많고, 팽대부가 큰 은하와 비교할 때는 비슷한 수준이다. 이 결과는 은하 내 구상 성단의 숫자와 은하 팽대부의 크기가 서로 관련되어 있다는 증거로 여겨진다. 구상 성단의 표면 밀도는 보통 은하 중심부를 제외하고는 팽대부의 광도 분포를 따른다.[51][53][54]4. 거리, 질량 및 밝기
솜브레로 은하까지의 거리는 여러 방법으로 측정되었다. 행성상 성운의 플럭스 값을 비교하는 방법으로는 29± 거리가 측정되었다.[28] 표면 밝기 요동 방법을 통해 초기에는 30.6±[29], 이후 개선된 방법을 통해서는 32±[30], 29.6±[31] 거리가 측정되었다. 이 두 기술을 통해 측정된 평균 거리는 29.3±이다. 2016년에는 허블 우주 망원경을 사용하여 적색 거성 가지의 끝 방법을 기반으로 9.55Mpc 거리를 측정했다.[1]
솜브레로 은하의 질량은 약 8,000억 태양 질량으로 추정된다.[32] 솜브레로 은하의 절대 등급(청색)은 -21.8 ~ -21.9 등급으로, 우리 은하 주변 32.6Mly 반경 내에서 가장 밝은 은하 중 하나이다.[8]
5. 주변 은하 및 은하군 정보
솜브레로 은하는 처녀자리 은하단 남쪽으로 뻗어 있는 복잡한 은하 필라멘트 내에 위치한다.[55][33] 그러나 솜브레로 은하가 독립적인 은하군을 형성하는지, 아니면 다른 은하와 함께 더 큰 은하군에 속하는지에 대해서는 논란이 있다.[33][34][35]
개별 은하가 더 큰 은하 집합체에 속하는지 여부를 고려하여 그룹 멤버십을 결정하는 계층적 방법은 일반적으로 솜브레로 은하가 NGC 4487, NGC 4504, NGC 4802, UGCA 289 및 아마도 다른 몇몇 은하를 포함하는 그룹의 일부임을 보여주는 결과를 생성한다.[33][34][35] 그러나 개별 은하를 함께 연결하여 그룹 멤버십을 결정하는 침투 이론(친구-친구 방법이라고도 함)에 의존하는 결과는 솜브레로 은하가 그룹에 속하지 않거나[36] UGCA 287와 은하 쌍의 일부일 수 있음을 나타낸다.[35]
2009년에는 솜브레로 은하 주변에서 초소형 왜소 은하가 발견되었다.[37] 이 왜소 은하는 매우 작아서 절대등급은 -12.3, 유효 반경은 47.9ly에 불과하며 질량은 3.3×이다.[37]
6. 아마추어 관측 정보
솜브레로 은하는 처녀자리의 밝은 별 스피카에서 서쪽으로 약 11.5도[44][10], 까마귀자리 에타(η)별에서 북동쪽으로 약 5.5도 떨어진 곳에 위치한다.[38]
7x35 쌍안경이나 약 10.16cm 아마추어 망원경으로도 관측 가능하지만,[58][38] 중심부를 명확하게 보려면 약 20.32cm 망원경이,[44][10] 어두운 먼지 띠를 보려면 약 25.40cm 또는 약 30.48cm 망원경이 필요하다.[44][10]
쌍안경으로는 밝은 중심부와 남북으로 뻗은 상을 볼 수 있고, 구경 8-10cm 망원경으로는 솜브레로의 형태가 뚜렷해진다. 암흑대를 보려면 구경 20-30cm 망원경이 필요하다.
7. 문화 속 솜브레로 은하
세인트루이스 포크 메탈 밴드 아르스 아르카눔(Ars Arcanum)의 노래 "솜브레로 은하의 남쪽"은 솜브레로 은하를 배경으로, 법과 불우한 과거로부터 도망치는 한 남자의 이야기를 다룬다. 이 노래는 추구와 후회라는 주제를 우주적 이미지와 결합하여 표현한다.[39]
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