거대퀘이사군

1. 개요

거대퀘이사군은 수십 개의 퀘이사로 구성된 우주의 대규모 구조를 의미한다. 2013년 중앙 랭커셔 대학교 연구진은 74개의 퀘이사로 이루어진 초거대퀘이사군을 발견했는데, 이는 당시 알려진 우주에서 가장 큰 구조였다. 거대퀘이사군은 최소 14억 광년, 최대 40억 광년의 크기를 가지며, 이론적으로 12억 광년 이상은 존재하기 어렵다는 기존 우주론적 모델에 도전한다. 최초로 발견된 거대퀘이사군은 1982년에 발견된 웹스터 LQG이며, 2013년까지 20개의 거대퀘이사군이 발견되었다. 거대 퀘이사군은 우주의 대규모 구조 형성에 대한 이해를 넓히는 데 중요한 역할을 한다.

2. 거대퀘이사군의 역사

1982년 최초의 거대 퀘이사군인 웹스터 거대 퀘이사군이 발견되었다. 이후 2013년 1월 11일, 중앙 랭커셔 대학교에서 초거대퀘이사군 (Huge-LQG)의 발견을 발표했다. 이는 73개의 퀘이사로 구성되어 있으며, 최소 지름이 1400이고, 가장 넓은 지점에서는 4000가 넘는 크기로, 당시 우주에서 알려진 가장 큰 구조였다. 연구자 로저 클로우스는 이러한 크기의 구조는 이론적으로 불가능하다고 여겨져 왔으며, 우주론적 구조의 크기 제한은 약 1200으로 추정되어 왔다고 언급했다.

거대 퀘이사군은 수 개에서 수십 개의 퀘이사로 구성된다. 가장 적은 것은 5개의 퀘이사로 구성된 웹스터 거대 퀘이사군이며, 가장 많은 것은 73개의 퀘이사로 구성된 U1.27이다. 각 퀘이사에는 초대질량 블랙홀이 있어, 거대 퀘이사군은 은하 필라멘트에 비해서도 상당한 질량을 가진다. U1.27은 6.1의 질량을 가지는데, 이는 물고기자리-고래자리 초은하단 복합체 질량의 약 1/6에 해당한다.

거대 퀘이사군은 은하단, 초은하단, 은하 필라멘트의 원형으로 생각되고 있다. 그러나 우주의 대규모 구조의 상한은 1200으로 여겨지고 있는데, 이를 초과하는 거대 퀘이사군이 발견되면서 우주 원리에 대한 의문이 제기되었다. 이에 따라 현재의 계산 모델이 실제 우주를 제대로 기술하지 못하고 있다는 가능성이 제기되고 있다. 2013년 현재, 20개의 거대 퀘이사군이 발견되었다.

2.1. 초기 발견 (1982-1991)

최초의 거대 퀘이사군은 1982년에 발견되어 웹스터 거대 퀘이사군(LQG 1)이라고 명명되었다 . 웹스터 거대 퀘이사군은 길이가 330에 달하며, 발견 당시 가장 거대한 우주의 대규모 구조였다. 참고로 이에 대응하는 은하 필라멘트는 1978년에 발견된 머리털자리 초은하단이 최초이다.

3. 주요 거대퀘이사군 목록

적색편이 "z"는 천문학에서 퀘이사와 같은 천체의 빛에서 스펙트럼선 이동을 측정하는 데 사용되는 기본 개념이다. 높은 적색편이 값은 더 큰 우주 거리에 해당한다.

4. 거대퀘이사군의 특징 및 중요성

거대 퀘이사군은 수 개에서 수십 개의 퀘이사로 구성된 거대한 천체 구조이다. 1982년 웹스터 거대 퀘이사군(LQG 1)이 처음 발견된 이후, 2013년까지 20개의 거대 퀘이사군이 발견되었다.

거대 퀘이사군을 구성하는 퀘이사의 수는 적게는 5개(웹스터 거대 퀘이사군)에서 많게는 73개(U1.27)에 이른다. 퀘이사 하나하나에는 일반 은하보다 무거운 초대질량 블랙홀이 있어, 거대 퀘이사군은 은하 필라멘트에 필적하는 질량을 가진다. 일례로 U1.27의 질량은 6.1×10¹⁸M_☉으로, 이는 물고기자리-고래자리 초은하단 복합체의 약 6배에 달한다.

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거대 퀘이사군 목록

이름	발견 연도	평균 거리	크기	퀘이사 수	비고
웹스터 LQG(Webster LQG) (LQG 1)	1982	z=0.37	100Mpc	5	최초로 발견된 LQG. 발견 당시 알려진 가장 큰 구조였다.
Crampton–Cowley–Hartwick LQG (LQG 2, CCH LQG, Komberg-Kravtsov-Lukash LQG 10)	1987	z=1.11	60Mpc	28	두 번째로 발견된 LQG
Clowes–Campusano LQG (U1.28, CCLQG, LQG 3)	1991	z=1.28	최장 차원: 630Mpc	34	세 번째로 발견된 LQG
U1.90	1995	z=1.9	120Mpc/h	10	Graham, Clowes, Campusano에 의해 발견.
7Sf Group (U0.19)	1995	z=0.19	60Mpc	7	Graham, Clowes, Campusano에 의해 발견됨; 7개의 세이퍼트 은하 그룹.
Komberg–Kravtsov–Lukash LQG 1	1996	z=0.6	R=96Mpc/h	12	Komberg, Kravtsov, Lukash에 의해 발견됨.
Komberg–Kravtsov–Lukash LQG 2	1996	z=0.6	R=111Mpc/h	12	Komberg, Kravtsov, Lukash에 의해 발견됨.
Komberg–Kravtsov–Lukash LQG 3	1996	z=1.3	R=123Mpc/h	14	Komberg, Kravtsov, Lukash에 의해 발견됨.
Komberg–Kravtsov–Lukash LQG 4	1996	z=1.9	R=104Mpc/h	14	Komberg, Kravtsov, Lukash에 의해 발견됨.
Komberg–Kravtsov–Lukash LQG 5	1996	z=1.7	R=146Mpc/h	13	Komberg, Kravtsov, Lukash에 의해 발견됨.
Komberg–Kravtsov–Lukash LQG 6	1996	z=1.5	R=94Mpc/h	10	Komberg, Kravtsov, Lukash에 의해 발견됨.
Komberg–Kravtsov–Lukash LQG 7	1996	z=1.9	R=92Mpc/h	10	Komberg, Kravtsov, Lukash에 의해 발견됨.
Komberg–Kravtsov–Lukash LQG 8	1996	z=2.1	R=104Mpc/h	12	Komberg, Kravtsov, Lukash에 의해 발견됨.
Komberg–Kravtsov–Lukash LQG 9	1996	z=1.9	R=66Mpc/h	18	Komberg, Kravtsov, Lukash에 의해 발견됨.
Komberg–Kravtsov–Lukash LQG 11	1996	z=0.7	R=157Mpc/h	11	Komberg, Kravtsov, Lukash에 의해 발견됨.
Komberg–Kravtsov–Lukash LQG 12	1996	z=1.2	R=155Mpc/h	14	Komberg, Kravtsov, Lukash에 의해 발견됨.
Newman LQG(Newman LQG) (U1.54)	1998	z=1.54	150Mpc/h	21	P.R. Newman 등에 의해 발견됨. CCLQG와 평행하며, 공동 거품과 은하 벽에서 발견된 것처럼 세포 구조가 존재했음을 시사.
Tesch–Engels LQG	2000	z=0.27	140Mpc/h	7	최초의 X선 선택 LQG.
U1.11	2011	z=1.11	최장 차원: 780Mpc	38
Huge-LQG (U1.27)	2013	z=1.27	특징 크기: 500Mpc 최장 차원: 1240Mpc	73	관측 가능한 우주에서 알려진 가장 큰 구조였으나, 1년 후 헤라클레스자리-북쪽왕관자리 거대 구조에 의해 기록이 바뀜.

4.1. 퀘이사와 초대질량 블랙홀

퀘이사는 매우 밝은 빛을 내는 천체로, 그 중심에는 초대질량 블랙홀이 있다. 이 블랙홀은 주변 물질을 빨아들이면서 엄청난 에너지를 방출하는데, 이것이 바로 퀘이사의 밝은 빛의 원천이다. 거대 퀘이사군은 이러한 퀘이사 여러 개가 모여 있는 구조이다.

거대 퀘이사군에 속한 퀘이사들은 각각 일반 은하보다 무거운 초대질량 블랙홀을 가지고 있다. 따라서 거대 퀘이사군은 수천 개에서 수억 개의 은하로 구성된 은하 필라멘트에 필적하는 엄청난 질량을 지닌다. 예를 들어, U1.27은 73개의 퀘이사로 구성되어 있으며, 질량은 6.1×10¹⁸M_☉에 달한다. 이는 U1.27의 약 1/4 크기에 약 60개의 은하단으로 구성된 물고기자리-고래자리 초은하단 복합체 질량의 약 6배에 해당한다.

거대 퀘이사군은 은하의 초기 형태로 여겨지는 퀘이사들로 구성되어 있기 때문에, 은하단, 초은하단, 은하 필라멘트와 같은 거대 구조의 초기 형태일 것으로 추정된다.

4.2. 우주론적 의의

2013년 1월 11일, 중앙 랭커셔 대학교에서 당시 우주에서 알려진 가장 큰 구조인 초거대퀘이사군의 발견을 발표했다. 초거대퀘이사군은 73개의 퀘이사로 구성되어 있으며 최소 지름이 14억 광년이고, 가장 넓은 지점에서는 40억 광년이 넘는다. 연구자이자 작가인 로저 클로우스에 따르면, 초거대퀘이사군과 같은 규모의 구조는 이론적으로 불가능하다고 한다. 우주론적 구조의 최대 크기는 약 12억 광년으로 추정되어 왔다.

거대 퀘이사군은 수 개에서 수십 개의 퀘이사로 구성되어 있다. 가장 적은 것은 웹스터 거대 퀘이사군(LQG 1)의 5개이며, 가장 많은 것은 U1.27의 73개이다.

퀘이사 하나하나에는 일반 은하보다 무거운 초대질량 블랙홀이 있기 때문에, 거대 퀘이사군은 수천 개에서 수억 개의 은하로 구성된 은하 필라멘트에 비해서도 가볍지 않은 질량을 가지고 있다. 예를 들어 U1.27은 73개의 퀘이사로 구성되어 있으며, 질량은 6.1×10¹⁸M_☉인데, U1.27의 약 1/4 크기에 약 60개의 은하단으로 구성된 물고기자리-고래자리 초은하단 복합체는 이의 약 1/6 질량이다.

거대 퀘이사군은 은하의 원형으로 여겨지는 퀘이사로 구성되어 있기 때문에, 은하단이나 초은하단, 은하 필라멘트의 원형이 아닌가 생각되고 있다. 그러나 빅 뱅 후에 형성되는 우주의 대규모 구조의 상한은 12억 광년으로 여겨지고 있는데, 이를 훨씬 초과하는 거대 퀘이사군이 발견되었으며, 또한 그 크기와 배치는 우주는 큰 규모로 볼 때 균일하게 보인다는 우주 원리에 반하는 것처럼 보인다. 이 때문에 현재의 계산 모델은 과도하게 간소화되어 있기 때문에 실제 우주를 기술하지 못하고 있는 것이 아닌가 하는 가능성이 있다.

4.3. 은하 진화 연구

거대 퀘이사군은 은하의 원형으로 여겨지는 퀘이사로 구성되어 있기 때문에, 은하단이나 초은하단, 은하 필라멘트의 원형이 아닌가 생각되고 있다. 그러나 빅뱅 후에 형성되는 우주의 대규모 구조의 상한은 12억 광년으로 여겨지고 있는데, 이를 훨씬 초과하는 거대 퀘이사군이 발견되었으며, 또한 그 크기와 배치는 우주는 큰 규모로 볼 때 균일하게 보인다는 우주 원리에 반하는 것처럼 보인다. 이 때문에 현재의 계산 모델은 과도하게 간소화되어 있기 때문에 실제 우주를 기술하지 못하고 있는 것이 아닌가 하는 가능성이 있다.

5. 한국 천문학계의 기여

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