마젤란 흐름

3. 관측

1965년, 마젤란 은하 부근에서 이상 속도를 가진 성간 구름이 발견되었다. 이 가스는 하늘에서 최소 180도까지 뻗어 있으며, 대략 55 파섹(180,000 광년) 거리, 180 파섹(600,000 광년)에 해당한다. 이 가스는 매우 정렬되어 있으며 은하수에 대해 극성을 띤다. 속도 범위는 매우 넓으며(국소 표준 정지(LSR)를 기준으로 -400 ~ 400 km s⁻¹), 속도 패턴은 은하수의 다른 부분과 일치하지 않아 전형적인 고속도 구름으로 결정되었다.

하지만 이 가스는 지도화되지 않았고, 두 마젤란 은하와의 연결도 이루어지지 않았다. 마젤란 스트림은 1972년 Wannier & Wrixon에 의해 중성 수소(HI) 가스 형태로 마젤란 은하 근처에서 발견되었다.^[3] 마젤란 은하와의 연결은 1974년 Mathewson 외에 의해 이루어졌다.^[4]

마젤란 은하가 가깝고, 개별 별과 그들의 시차, 고유 운동을 해결할 수 있었기에, 후속 관측을 통해 두 은하의 전체 6차원 위상 공간 정보를 얻을 수 있었다(횡 방향 속도에 대해서는 매우 큰 상대 오차를 가짐). 이를 통해 은하수에 대한 대, 소 마젤란 은하의 과거 궤도를 계산할 수 있었다. 이 계산은 세 은하의 모양과 질량, 움직이는 물체 간의 동역학적 마찰 특성에 대한 큰 가정을 필요로 했다. 개별 별의 관측을 통해 별 생성 역사의 세부 사항이 밝혀졌다.

4. 모델

마젤란 은하 사이의 중성가스구름인 마젤란 흐름은 1972년 워너와 워릭슨에 의해 처음 밝혀졌고, 마젤란 성운과의 관계는 같은 해 메튜슨에 의해 밝혀졌다. 1965년에는 이 지역에서 특이한 속도의 가스 구름이 알려졌지만, 당시에는 지도에 표시되지 않았고 마젤란 성운과의 연관성도 밝혀지지 않았다. 이 가스는 약 55kpc 거리에 있으며, 속도 범위는 -400 km/s에서 400 km/s로 매우 넓어 다른 은하의 속도 패턴을 따르지 않는다.

마젤란 흐름의 형성을 설명하는 모델은 1980년부터 제작되었다. 초기 모델은 컴퓨팅 성능의 한계로 매우 단순했고 자체 중력이 없었으며 입자 수도 적었다. 대부분의 모델은 마젤란 은하를 이끄는 특징을 예측했는데, 이는 지구의 조수가 '선도'하는 달의 중력에 의해 유발되는 것처럼, 입자가 우선적으로 끌어당겨지는 서로 반대 방향의 두 가지 방향을 예측하는 '조석' 모델이었다. 그러나 예측된 특징은 관측되지 않았다.

1998년 파크스 천문대의 HIPASS 팀이 수행한 전천 탐사 분석 연구를 통해 중요한 새로운 관측 데이터가 생성되었다. Putman et al.은 마젤란 은하를 이끄는 고속도 구름 덩어리가 실제로 마젤란 은하와 완전히 연결되어 있다는 것을 발견하여, "선도 암" 특징의 존재를 확인했다. 또한 Lu et al. (1998)과 Gibson et al. (2000)은 흐름과 마젤란 은하 사이의 화학적 유사성을 확립했다.

이후 더 정교해진 모델들은 모두 선도 암 특징 가설을 검증했다. 이 모델들은 조석력을 통한 중력 효과를 적극적으로 활용하며, 일부 모델은 램 압력 박리를 형상화 메커니즘으로 사용한다. 최근 모델은 헤일로에서 비롯되는 항력뿐만 아니라 기체 역학, 별 형성, 화학적 진화를 포함하고 있다. 조석력은 질량이 작고 중력적으로 덜 결속된 소마젤란 은하에, 램 압력 박리는 기체 저장소가 더 큰 대마젤란 은하에 주로 영향을 미치는 것으로 추정된다.

마젤란 구름에 가깝다는 점과 관측 장비의 분해능 향상으로 항성의 연주시차 측정 정밀도가 향상되면서 대마젤란 은하와 소마젤란 은하의 위상 공간 모습이 밝혀졌다. (단, 지구에 대한 횡단 방향의 시선 속도에는 큰 오차가 있다.) 이를 바탕으로 세 은하의 형태나 질량 등 거대한 가설과 서로 운동하는 물체 사이에서 작용하는 역학적 마찰의 성질을 조합한 과거의 궤도 계산이 가능해졌다. 별 관측을 통해 별 형성 역사도 알 수 있다.^[4][5]

4. 1. 모델 목록

5. 최근 관측

마젤란 성운을 관측하여 각 별과 시차를 확인할 수 있게 되면서, 6차원 상의 우주 정보를 얻어 과거 궤도 계산이 가능해졌다. 각 별의 관측은 별 형성의 역사 또한 알려준다.

참조

_[1] 논문 The Origin of the Magellanic Stream and Its Leading Arm 2008-05-20
_[2] 뉴스 Hubble finds source of Magellanic Stream http://www.spacetele[...] 2013-08-14
_[3] 논문 An Unusual High-Velocity Hydrogen Feature 1972-05
_[4] 논문 The Magellanic Stream 1974-06
_[5] 웹사이트 Hubble measures content of the leading arm of the Magellanic Stream https://www.spacetel[...] 2018-04-04
_[6] 뉴스 Hubble Solves Cosmic 'Whodunit' with Interstellar Forensics http://hubblesite.or[...] 2018-03-23
_[7] 웹사이트 IoW_20200109 - Gaia - Cosmos https://www.cosmos.e[...] 2020-01-10