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암흑은하

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목차

1. 개요

암흑 은하는 별을 포함하지 않아 가시광선으로는 관측되지 않는 은하를 의미한다. 암흑 물질, 수소, 우주 먼지로 구성되어 있으며, 이론적으로는 별을 포함할 수도 있다. 암흑 은하는 전파 망원경을 이용한 21cm 방출선 관측이나 퀘이사 스펙트럼에서 수소 흡수선을 찾는 방식으로 탐색한다. 과학자들은 암흑 은하가 현대 은하의 구성 요소이며, 우리 은하와 같은 큰 은하가 작은 암흑 은하들의 병합을 통해 형성되었을 것이라고 추정한다. FAST J0139+4328, HE0450-2958, HVC 127-41-330, J0613+52, Nube, 스미스 구름, VIRGOHI21 등이 암흑 은하 후보로 제시되었으나, VIRGOHI21은 은하간 가스 구름으로 밝혀지는 등 후보의 정체성은 연구를 통해 계속해서 밝혀지고 있다.

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암흑은하
개요
유형은하
별 함량낮음 또는 없음
질량의 주성분암흑 물질
특징
설명별이 거의 없거나 전혀 없는 은하로, 질량의 대부분이 암흑 물질로 구성되어 있을 것으로 추정됨.
탐지 방법전파 망원경을 통해 중성 수소 가스 구름의 존재를 확인하거나, 중력 렌즈 효과 분석을 통해 간접적으로 탐지됨.
다른 이름암흑 은하 후보 (Dark galaxy candidate), 거의 암흑 (Almost dark) HI 원천
예시드래곤플라이 44

2. 관측 증거

대규모 탐사는 아레시보나 파크스 망원경과 같이 민감하지만 해상도가 낮은 전파 망원경을 사용하여 은하 내의 21cm 방출을 찾는다.[8] 그런 다음 이러한 탐사는 광학 탐사와 일치시켜 광학적 대응물이 없는 물체를 식별한다.[8] 즉, 별이 없는 천체를 찾는 것이다.[8]

천문학자들이 암흑 은하를 찾는 또 다른 방법은 배경 퀘이사의 스펙트럼에서 수소 흡수선을 찾는 것이다. 이 기술은 많은 은하 간 수소 구름을 밝혀냈지만, 이러한 천체는 너무 멀리 떨어져 있고 종종 퀘이사의 밝은 빛에 의해 광학적으로 가려지기 때문에 암흑 은하 후보를 추적하는 것은 어렵다.

2. 1. 대규모 탐사

2. 2. 수소 흡수선

3. 암흑 은하의 본질

3. 1. 기원

2005년, 천문학자들은 가스 구름 처녀자리 HI21(VIRGOHI21)을 발견하고, 그것이 무엇이며 왜 NGC 4254 은하에 그렇게 강력한 중력을 행사하는지 밝히려고 시도했다. 여러 해 동안 다른 가능한 설명들을 배제한 후, 일부 과학자들은 처녀자리 HI21이 암흑 은하라고 결론 내렸다.[9]

3. 2. 크기

암흑 은하의 실제 크기는 일반적인 망원경으로는 관측할 수 없기 때문에 알려져 있지 않다. 추정치는 은하수의 두 배[10]에서 작은 퀘이사 크기에 이르기까지 다양하다.

3. 3. 구조

암흑 은하는 이론적으로 암흑 물질, 수소, 그리고 먼지로 구성되어 있다.[9] 일부 과학자들은 암흑 은하가 별을 포함할 수 있다는 가설을 지지한다.[11] 하지만 암흑 은하를 식별할 결정적인 방법이 없기 때문에 정확한 구성은 여전히 알려지지 않았다. 그럼에도 불구하고, 천문학자들은 이러한 은하의 가스 질량이 태양 질량의 약 10억 배에 달한다고 추정한다.[12]

3. 4. 관측 방법

암흑 은하는 가시적인 별을 포함하지 않아 광학 망원경으로는 관측할 수 없다. 아레시보 은하 환경 탐사(AGES)는 아레시보 전파 망원경을 활용하여 암흑 은하를 탐색했다. 암흑 은하는 탐지 가능한 양의 중성 수소를 포함할 것으로 예측되기 때문이다. 아레시보 전파 망원경은 다른 망원경과는 달리, 특히 21cm선에서 방출되는 중성 수소를 감지할 수 있는 능력이 있어 유용했다.

3. 5. 대안 이론

과학자들은 오늘날 관측되는 은하들이 암흑 은하 이후에 별을 생성하기 시작했다고 주장한다. 케임브리지 대학교 카블리 우주론 연구소의 마틴 헤넬은 우리 은하의 전조가 주변의 암흑 은하와 합쳐져 현재의 우리 은하를 형성한, 훨씬 작은 밝은 은하였다고 주장한다.[12] 여러 과학자들은 암흑 은하가 현대 은하의 구성 요소라는 데 동의한다.[12] 캘리포니아 대학교, 산타 크루즈의 세바스찬 칸탈루포도 이 이론에 동의하며, "현재의 은하 형성 이론에 따르면, 큰 은하는 작은 은하의 병합을 통해 형성된다고 믿습니다. 암흑 은하는 큰 은하에 많은 가스를 가져오고, 이는 더 큰 은하에서 별 형성을 가속화합니다."라고 말한다.[12] 과학자들은 이러한 암흑 은하를 찾기 위한 구체적인 기술을 가지고 있으며, 이는 우주 거대 구조와 같이 우주에서 발생하는 다른 특별한 사건에 대해 더 많은 것을 가르쳐 줄 수 있다.[12] 이 "구조"는 우주 전체에 퍼져 있으며, 은하와 은하단을 형성하고 공급하는 것으로 여겨지는 보이지 않는 가스 및 암흑 물질의 필라멘트로 구성되어 있다.[12]

4. 잠재적 암흑 은하 후보

4. 1. FAST J0139+4328

지구로부터 9천 4백만 광년 떨어진 FAST J0139+4328은 가시광선이 거의 없이 전파로 관측되는 은하이다.[13]

4. 2. HE0450-2958

HE0450-2958은 적색편이 z=0.285를 갖는 퀘이사이다.[14][32] 허블 우주 망원경 사진은 이 퀘이사가 거대한 가스 구름의 가장자리에 위치하고 있음을 보여주었지만, 퀘이사의 모(母) 은하는 감지되지 않았다. 허블 연구 저자들은 퀘이사가 암흑 은하에 위치해 있을 가능성이 있는 하나의 시나리오를 제시했다.[14] 하지만 이후 다른 연구팀의 분석에서는 모 은하가 비정상적으로 어둡다는 증거를 찾을 수 없었고, 정상적인 모 은하가 존재할 가능성이 높다는 것을 입증했다.[15][16] 따라서 관측 결과는 암흑 은하 해석을 뒷받침하지 않는다.[15][16] 최근 관측에 의해 통상적인 은하가 존재할 가능성도 밝혀졌다.[33]

4. 3. HVC 127-41-330

HVC 127-41-330은 안드로메다 은하와 삼각형자리 은하 사이에서 고속으로 회전하는 구름이다. 천문학자 조시 사이먼은 이 구름의 회전 속도와 예측된 질량 때문에 암흑 은하로 간주한다.

4. 4. J0613+52

J0613+52는 그린 뱅크 망원경이 실수로 잘못된 천문 좌표계를 가리켰을 때 발견된 가능한 암흑 은하이다.[19][20] 2024년 1월 현재까지 별들이 그 안에 존재할 가능성이 있지만 관측되지는 않았다.[21]

4. 5. Nube

누베는 2023년 스트라이프 82 지역의 딥 옵티컬 이미지를 분석하여 발견되었다. 낮은 표면 밝기 때문에 누베는 "거의 암흑 은하"로 분류된다.[22][23]

4. 6. 스미스 구름 (Smith's Cloud)

스미스 구름은 예상 질량과 은하수와의 만남에서 살아남았다는 점 때문에 암흑 은하의 후보로 꼽힌다.[24]

4. 7. VIRGOHI21

2000년에 처음 발견된 VIRGOHI21은 2005년 2월에 진정한 암흑 은하의 유력한 후보로 발표되었다.[11][25][26][27] 이 은하는 21cm 관측에서 감지되었으며, NGC 4254 은하의 우주적 동반자일 가능성이 있는 것으로 추정되었다. 이 특이한 모습의 은하는 우주적 충돌의 한 파트너로 보이며, 암흑 은하와 일치하는 역학을 보였고 (그리고 수정 뉴턴 역학 (MOND) 이론의 예측과 일치하지 않는 것으로 보였다).[28] 그러나 추가 관측 결과 VIRGOHI21은 고속 충돌로 NGC4254에서 벗겨져 나온 은하간 가스 구름임이 밝혀졌다.[29][30][31] 이 고속 상호 작용은 처녀자리 은하단으로의 유입에 의해 발생했다.

일부 연구자들은 VIRGOHI21이 암흑 은하가 아니라, 인근 은하인 M99의 "조석 꼬리"라고 생각하기도 한다.[34][35][36]

참조

[1] 논문 The Alfalfa "Almost Darks" Campaign: Pilot VLA HI Observations of Five High Mass-To-Light Ratio Systems 2015-02-01
[2] 논문 Is GBT 1355+5439 a dark galaxy?
[3] 웹사이트 The Arecibo Legacy Fast ALFA Survey http://egg.astro.cor[...] 2015-09-29
[4] 논문 (Almost) Dark HI Sources in the ALFALFA Survey: The Intriguing Case of HI1232+20 2015-03-01
[5] 논문 A High Stellar Velocity Dispersion and ~100 Globular Clusters For The Ultra-Diffuse Galaxy Dragonfly 44 http://scholarworks.[...] 2016-08-25
[6] 웹사이트 Ghost galaxy is 99.99 per cent dark matter with almost no stars https://www.newscien[...] 2016-08-25
[7] 뉴스 A new class of galaxy has been discovered, one made almost entirely of dark matter https://www.washingt[...] 2016-08-26
[8] 논문 The existence and detection of optically dark galaxies by 21-cm surveys 2006
[9] 뉴스 No Stars Shine in This Dark Galaxy http://www.universet[...] Universetoday.com 2007-06-14
[10] 웹사이트 Arecibo Survey Produces Dark Galaxy Candidate http://www.spacedail[...] Spacedaily.com 2006-04-07
[11] 간행물 Dark galaxy' continues to puzzle astronomers https://www.newscien[...] 2008-02-26
[12] 웹사이트 First Direct Detection Sheds Light On Dark Galaxies https://www.scienced[...] Zmescience.com 2012-12-22
[13] 웹사이트 Mysterious Dark Galaxy Emits No Visible Light, Scientists Say https://www.sciencea[...] 2023-02-10
[14] 논문 Discovery of a bright quasar without a massive host galaxy
[15] 논문 The nature of the HE0450-2958 system
[16] 논문 The Host Galaxy of the Quasar HE 0450-2958 2007
[17] 서적 Dark Matter in Dwarf Galaxies: Observational Tests of the Cold Dark Matter Paradigm on Small Scales http://www.astro.cal[...]
[18] 뉴스 Astronomers find first 'dark galaxy' https://www.newscien[...] 2003-10-20
[19] 뉴스 What Do You Call a Galaxy Without Stars? - To dark matter and dark energy, add dark galaxies — collections of stars so sparse and faint that they are all but invisible. https://www.nytimes.[...] 2024-01-26
[20] 논문 The Dark Galaxy J0613+52 https://ui.adsabs.ha[...] 2024-02-01
[21] 웹사이트 Astronomers Accidentally Discover Dark Primordial Galaxy https://greenbankobs[...] 2024-01-08
[22] 웹사이트 Astronomers discover new almost dark galaxy https://phys.org/new[...] 2024-02-06
[23] 논문 An almost dark galaxy with the mass of the Small Magellanic Cloud https://www.aanda.or[...] 2024-01
[24] 간행물 Dark galaxy crashing into the Milky Way https://www.newscien[...] 2009-12-12
[25] 뉴스 Astronomers claim first 'dark galaxy' find https://www.newscien[...] 2005-02-23
[26] 뉴스 Ghostly Galaxy: Massive, dark cloud intrigues scientists http://www.sciencene[...] 2005-02-26
[27] 뉴스 First Invisible Galaxy Discovered in Cosmology Breakthrough http://www.space.com[...] 2005-02-23
[28] 논문 Testing MOND with VirgoHI21
[29] 논문 Optically Unseen H I Detections toward the Virgo Cluster Detected in the Arecibo Legacy Fast ALFA Survey 2007-08-01
[30] 논문 Tidal Debris from High-Velocity Collisions as Fake Dark Galaxies: A Numerical Model of VIRGOHI 21 2008-02-01
[31] 논문 NGC 4254: An Act of Harassment Uncovered by the Arecibo Legacy Fast ALFA Survey
[32] 논문 Discovery of a bright quasar without a massive host galaxy https://ui.adsabs.ha[...]
[33] 논문 The nature of the HE0450-2958 System https://arxiv.org/ab[...]
[34] 뉴스 Astronomers claim first 'dark galaxy' find http://www.newscient[...] 2005-02-23
[35] 뉴스 Ghostly Galaxy: Massive, dark cloud intrigues scientists http://www.sciencene[...] 2005-02-26
[36] 뉴스 First Invisible Galaxy Discovered in Cosmology Breakthrough http://www.space.com[...] 2005-02-23
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[38] 저널 The Alfalfa "Almost Darks" Campaign: Pilot VLA HI Observations of Five High Mass-To-Light Ratio Systems 2015-02-01
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[43] 웹인용 Ghost galaxy is 99.99 per cent dark matter with almost no stars https://www.newscien[...] 2016-08-27
[44] 뉴스 A new class of galaxy has been discovered, one made almost entirely of dark matter https://www.washingt[...] 2016-08-26


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