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라니아케아 초은하단

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1. 개요

라니아케아 초은하단은 약 160 메가파섹(5억 2천만 광년)에 걸쳐 뻗어 있으며, 약 10만 개의 은하를 포함하는 거대한 우주 구조이다. 우리 은하가 속한 처녀자리 초은하단을 포함하여, 바다뱀자리-센타우루스자리 초은하단, 공작자리-인디언자리 초은하단, 남쪽 초은하단 등 네 개의 하위 부분으로 구성된다. 라니아케아는 약 1017 태양 질량으로, 주변 은하들의 운동에 영향을 미치는 거대 인력체를 가지고 있으며, 암흑 에너지에 의해 분해될 것으로 예상된다. 하와이어로 "측량할 수 없을 만큼 넓은 천상"을 의미하며, 은하의 특이 속도 분석을 통해 발견되었다.

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라니아케아 초은하단
지도 정보
기본 정보
라니아케아 초은하단 및 구성 은하단 지도
라니아케아 초은하단 및 구성 은하단 지도
영문명Laniakea Supercluster of Galaxies
화명라니아케아 초은하단
구성원 수100,000–150,000개 은하
모체물고기자리-고래자리 초은하단 복합체
위치직각자자리, 남쪽삼각형자리 (중심: 거대 인력체)
적경10h 32m
적위-46° 00′ (중심: 거대 인력체)
중심 적색편이0.0708
중심 거리2억 5000만 광년 (거대 인력체)
크기
장축 길이5억 2000만 광년
물리적 특징
질량1×10^17 태양 질량

2. 특징

라니아케아 초은하단은 약 160Mpc (5억 2000만 광년)에 걸쳐 펼쳐져 있으며, 약 100,000개의 은하를 포함하고 있다. 속박 질량은 대략 1017 태양질량으로, 이는 우리 은하의 수십만 배에 달하며, 무거운 시계자리 초은하단의 질량과 거의 같다.[3]

이 초은하단은 이전에는 별개의 초은하단으로 알려졌던 네 개의 하위 부분으로 구성되어 있다.[8]



라니아케아 초은하단에서 가장 질량이 큰 은하단은 다음과 같다.

라니아케아 초은하단의 주요 은하단
은하단 이름
처녀자리 은하단
바다뱀자리 은하단
센타우루스자리 은하단
아벨 3565
아벨 3574
아벨 3521
화로자리 은하단
에리다누스자리 은하단
직각자자리 은하단



전체 초은하단은 약 300개에서 500개의 알려진 은하단과 은하군으로 구성되어 있다. 하지만 이 중 일부는 회피대, 즉 우리 은하의 가스와 먼지에 의해 부분적으로 가려져 관측이 어려운 하늘 영역을 통과하고 있기 때문에 실제 수는 이보다 훨씬 더 많을 수 있다.

초은하단은 우주에서 가장 거대한 구조 중 하나이며, 특히 내부에서 경계를 명확히 정의하기는 어렵다. 연구팀은 전파망원경을 이용하여 은하들의 거대한 집단 운동을 상세히 조사했다. 라니아케아 초은하단 내에서 대부분의 은하들은 질량 중심을 향해 안쪽으로 이동하는 경향을 보인다. 이 중력적 중심점을 거대 인력체라고 부르며, 이는 우리 은하가 속한 국부 은하군의 움직임뿐만 아니라 초은하단 전체에 있는 다른 모든 은하들의 운동에도 영향을 미친다.

3D로 라니아케아 초은하단과 그 외 인근 은하 초은하단을 보여주는 영상


구성 은하단과는 달리, 라니아케아 초은하단 자체는 중력적으로 결합되어 있지 않으며, 우주 팽창을 가속하는 암흑 에너지에 의해 결국에는 흩어질 것으로 예상된다.

3. 발견 방법

라니아케아 초은하단의 존재는 2014년에 공식적으로 확인되었지만,[3] 이미 1980년대 초의 연구들에서 당시 알려진 여러 초은하단들이 서로 연결되어 있을 가능성을 제기했다. 예를 들어, 남아프리카 공화국의 천문학자 토니 페어롤은 1988년에 적색 편이 관측 결과를 바탕으로 처녀자리 초은하단바다뱀자리-센타우루스자리 초은하단이 연결되어 있을 수 있다고 주장했다.[9]

2014년 하와이 대학교 천문학 연구소의 R. 브렌트 털리가 이끄는 연구팀은 전파망원경을 이용하여 국부 은하들의 거대한 집단 운동을 상세히 분석하고, 그 결과를 네이처에 발표하며 라니아케아 초은하단의 존재를 제안했다. 연구팀은 은하의 특이 속도(peculiar velocity)와 우주의 팽창을 구별하기 위해 위너 필터링 기법을 사용했다. 이 방법은 은하들의 위치 정보를 효과적으로 활용하여 약 3억 광년(92 Mpc) 거리까지의 우주 흐름 패턴을 분석할 수 있게 한다.

이 분석을 통해 라니아케아 초은하단은 섀플리 초은하단 방향으로 움직이고 있는 것으로 나타났다. 이는 라니아케아와 섀플리 초은하단이 더 거대한 우주 구조의 일부일 수 있음을 시사한다.

4. 위치



라니아케아 초은하단에 인접한 초은하단으로는 섀플리 초은하단, 헤라클레스자리 초은하단, 머리털자리 초은하단, 페르세우스자리-물고기자리 초은하단이 있다. 라니아케아가 정의될 당시에는 이 초은하단들과 라니아케아의 경계가 명확히 알려져 있지 않았다. 이후 초은하단의 경계와 그 너머의 구조에 대한 연구가 실질적으로 개선되었다.[10][11]

라니아케아 자체는 물고기자리-고래자리 초은하단 복합체, 즉 은하 필라멘트의 구성 요소이다.

5. 이름

라니아케아(''Laniakea'')는 하와이어로 "측정 불가능할 정도로 넓은 천상" 또는 "광대한 하늘"을 의미한다. 이는 하와이어로 '하늘' 또는 '천상'을 뜻하는 lani|라니haw와 '넓은', '측정 불가능한', '광대한' 등을 의미하는 ākea|아케아haw를 합친 말이다.[6] 이 이름은 카피올라니 커뮤니티 칼리지의 하와이어 부교수인 나와아 나폴레옹이 제안했다.[6] 이름에는 폴리네시아 항해 당시 천문 항법 지식을 이용해 광대한 태평양을 항해했던 폴리네시아 항해사들을 기리는 의미가 담겨 있다.[7]

6. 관련 사항

하와이 대학교 천문학 연구소(IfA)의 R. 브렌트 털리(R. Brent Tully)가 이끄는 팀이 2014년 9월 네이처 온라인판에 게재한 논문에서 제안한 개념이다. 라니아케아 초은하단은 지름 약 1억 6천만 파섹 (5억 2천만 광년)의 영역에 약 10만 개의 은하를 포함하고 있다. 질량은 약 1017태양 질량에 달하며, 이는 우리 은하의 10만 배, 조각가자리 초은하단과 거의 같은 규모이다.

라니아케아는, 알려진 초은하단에 의해 4개의 주요 영역으로 나뉜다.



라니아케아 초은하단 안에서 규모가 큰 은하단으로는 처녀자리 은하단, 뱀자리 은하단, 센타우루스자리 은하단, Abell 3565, Abell 3574, Abell 3521, 화로자리 은하단, 에리다누스자리 은하단, 자유자리 은하단 등이 있다. 이 초은하단 전체는 대략 300개에서 500개의 은하단을 포함하는 것으로 추정된다. 은하면 흡수대에 의해 라니아케아 초은하단의 일부가 가려져 관측이 어렵기 때문에, 실제 은하단의 수는 더 많을 수 있다.

초은하단은 우주에 존재하는 거대 구조 중 하나이지만, 그 경계를 명확히 정의하기는 어렵다. 털리 연구팀은 전파 망원경을 사용하여 은하단의 움직임을 분석했다. 초은하단 내부의 많은 은하는 공통의 중력 중심을 향해 움직이는 경향이 있다. 라니아케아의 경우, 이 중력 중심은 거대 인력체이며, 이는 국부 은하군의 움직임뿐만 아니라 라니아케아 초은하단 전체 천체의 움직임에 영향을 미치고 있다. 그러나 라니아케아 초은하단은 중력적으로 강하게 묶여있지 않기 때문에, 우주 팽창을 일으키는 암흑 에너지에 의해 결국 흩어질 것으로 예상된다.

라니아케아 초은하단의 주변에는 헤라클레스자리 초은하단, 머리털자리 초은하단, 페르세우스자리-물고기자리 초은하단, 샤플리 초은하단 등이 존재한다. 이러한 주변 초은하단과 라니아케아 초은하단 사이의 경계는 아직 명확하게 정의되지 않았다.

은하의 특이 속도( peculiar velocity|특이 속도eng )와 우주 팽창 효과를 분리하기 위해 위너 필터링(Wiener filtering)이라는 기법이 사용되었다. 이 분석에 따르면 라니아케아 초은하단은 샤플리 초은하단 방향으로 이동하고 있는 것으로 보인다. 이는 라니아케아와 샤플리 초은하단 모두가 더 큰 우주 구조의 일부일 가능성을 시사한다.

한편, 남아프리카 공화국의 천문학자 토니 페어올(Tony Fairall)은 1988년 적색 편이 관측 결과를 바탕으로 뱀주인자리-센타우루스자리 초은하단과 처녀자리 초은하단이 서로 연결되어 있을 가능성을 제기한 바 있다.

'라니아케아'(Laniakea)라는 이름은 하와이어로 "하늘/천국"을 의미하는 'lani'와 "헤아릴 수 없는, 광대한"을 의미하는 'akea'를 합친 말이다. 이 이름은 하와이 주립대학교 카피올라니 커뮤니티 칼리지의 하와이어 부교수인 데이비드 나와아 나폴레옹(David Nawa'a Napoleon)이 제안한 것을 채택했다. 이는 광대한 태평양을 항해하기 위해 천문 항법을 사용했던 폴리네시아 항해자들을 기리기 위한 의미를 담고 있다.

참조

[1] 뉴스 The Milky Way's 'City' Just Got a New Name http://www.citylab.c[...] CityLab 2014-09-03
[2] 서적 Science Encyclopedia Kingfisher
[3] 간행물 The Laniakea supercluster of galaxies https://www.nature.c[...] 2014-09
[4] 간행물 Cosmology: Meet the Laniakea supercluster 2014-09-01
[5] 간행물 On the definition of superclusters
[6] 웹사이트 Multimedia Gallery – | NSF – National Science Foundation https://www.nsf.gov/[...]
[7] 웹사이트 Astronomers define boundaries of our home supercluster and name it Laniakea {{!}} EarthSky.org https://earthsky.org[...] 2020-09-06
[8] 서적 The World of Galaxies Springer 1989
[9] 간행물 A redshift map of the Triangulum Australe-Ara region – Further indication that Centaurus and Pavo are one and the same supercluster 1988
[10] 뉴스 Astronomers map massive structure beyond Laniakea Supercluster {{!}} University of Hawaiʻi System News https://www.hawaii.e[...] 2020-09-10
[11] 간행물 Cosmicflows-3: The South Pole Wall 2020-07-01
[12] 웹인용 The Milky Way's 'City' Just Got a New Name http://www.citylab.c[...] CityLab 2014-09-03



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