은하헤일로
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1. 개요
은하 헤일로는 은하를 둘러싸는 구형 구조로, 우리 은하의 경우 중심부에서 60만 광년까지 암흑 물질이 분포한다. 헤일로는 구상 성단, 이온화된 가스, 암흑 물질 등으로 구성되며, 은하의 질량 대부분을 차지한다. 헤일로 내 별들은 금속 함량에 따라 내부 그룹과 외부 그룹으로 나뉘며, 각각 은하 원반과 같은 방향 또는 역방향으로 공전한다. 헤일로는 성간 헤일로, 은하 헤일로, 암흑 물질 헤일로로 구성된다. 은하 헤일로는 은하의 형성과 진화에 대한 중요한 정보를 제공하며, 안드로메다 은하의 헤일로 관측을 통해 우리 은하와의 상호 작용 가능성이 제기되고 있다.
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| 은하헤일로 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 설명 | 은하의 주된 가시적 구성 요소를 넘어 확장되는 구형 구성 요소이다. |
| 구성 요소 | 항성과 가스 |
| 형태 | 구형 |
| 특징 | |
| 분포 | 은하 디스크와 중심핵을 둘러쌈 |
| 항성 | 오래된 항성으로 구성됨 금속 함량이 낮음 무작위 궤도를 가짐 |
| 질량 | 은하 질량의 상당 부분을 차지할 수 있음 (예: 안드로메다 은하) |
| 연구 | |
| 중요성 | 은하 형성 및 진화 연구에 중요한 정보 제공 은하의 병합 역사 추적 가능 암흑 물질 분포 연구에 활용 |
| 관측 방법 | 망원경을 이용한 항성 분포 및 운동 관측 분광학적 분석을 통한 화학적 조성 연구 |
2. 우리 은하의 헤일로
우리 은하는 중심부에 태양 질량의 수백만 배에 달하는 초대질량 블랙홀을 포함하고 있으며, 이 블랙홀을 중심으로 은하 팽대부와 은하 원반이 존재한다. 은하 헤일로는 이보다 바깥쪽에 공 모양으로 펼쳐져 있다. 암흑 물질을 고려하면, 우리 은하 질량의 대부분은 은하 헤일로에 존재한다.[14]
2. 1. 구성 요소
우리 은하 헤일로는 크게 세 가지 구성 요소로 이루어져 있다. 안쪽에는 구상 성단이 우리 은하 중심부에서 직경 30만 광년 정도로 분포하고 있다. 일반적으로 은하 헤일로에 있는 항성은 은하 디스크에 있는 항성과 비교하여 항성의 나이가 오래되었으며, 중원소 함량이 적다.[14] 그 바깥에는 이온화된 가스가 존재하며, 더 바깥에는 암흑 물질이 직경 60만 광년까지 공 모양으로 분포하고 있다.[14]은하 헤일로에 존재하는 항성은 중원소 함량이 비교적 많은 내부 그룹과 중원소 함량이 적은 외부 그룹으로 나눌 수 있다. 내부 그룹 항성은 은하 디스크와 같은 방향으로 공전하는 반면, 외부 그룹 항성은 평균적으로 은하 디스크와 역방향으로 공전하고 있다.[15]
2. 2. 형성과 진화
은하 헤일로는 차가운 암흑 물질 우주 모형에서 자연스럽게 형성되는 것으로 알려져 있다. 이 모형에서는 작은 천체들이 중력으로 합쳐져 더 큰 구조를 이루는 방식으로 은하가 형성된다. 하향식 형성영어이라고도 불리는 이 과정은 중입자와 암흑 물질로 구성된 헤일로들이 합병되면서 진행된다.[11]헤일로 병합으로 인해 발생한 가스는 중심 은하의 형성에 기여하고, 별과 암흑 물질은 은하 헤일로에 남게 된다.[12] 가이아 소시지와 같은 다른 은하와의 합병을 통해 유입된 별들도 헤일로 형성에 기여했을 것으로 추정된다.
우리 은하의 경우, 헤일로 별들은 RR Lyrae 변광성처럼 대부분 120억 년 이상 된 늙은 별들이며, 중원소 함량(금속 함량)이 낮다.[6] 하지만, 원반 별과 유사한 금속 함량을 가진 헤일로 성단도 존재한다. 우리 은하 헤일로 별들의 방사 속도 분산은 초당 약 200km이며, 평균 회전 속도는 약 50km/s로 낮다.[5] 우리 은하의 성간 헤일로에서는 별 형성이 오래전에 중단되었다.[6]
은하 헤일로의 항성 분포는 금속 함량에 따라 두 그룹으로 나뉜다. 금속량이 비교적 많은 안쪽 그룹은 은하 원반과 같은 방향으로 공전하는 반면, 금속량이 적은 바깥쪽 그룹은 평균적으로 은하 원반과 반대 방향으로 공전한다. 이는 두 그룹이 서로 다른 형성 과정을 거쳤음을 시사한다.[15]
2. 3. 관련 천체
가이아 소시지는 우리 은하와 과거에 합병된 것으로 추정되는 왜소은하이다. 가이아 소시지의 잔해는 우리 은하 헤일로의 주요 구성 요소 중 하나로 여겨진다.3. 안드로메다 은하의 헤일로
안드로메다 은하에서는 허블 우주 망원경을 사용한 관측을 통해 헤일로를 구성하는 전리 가스가 은하로부터 130만 광년 범위까지 펼쳐져 있다는 것을 알 수 있다. 지구에서 봤을 때 그 폭은 북두칠성의 3배에 달한다. 헤일로의 확장은 방향에 따라 200만 광년에 달하는 것으로 보이며, 우리 은하와 안드로메다 은하의 헤일로가 이미 접촉하고 있는 것으로 생각된다.[16]
4. 은하 헤일로 연구의 중요성
은하 헤일로는 은하의 형성과 진화 과정을 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다. 특히, 암흑 물질의 분포와 역할, 은하 합병의 역사 등을 밝히는 데 핵심적인 역할을 한다.[8]
- 암흑 물질 연구: 은하 헤일로는 대부분 암흑 물질로 구성되어 있으며, 그 분포는 암흑 물질 헤일로 형태로 나타난다. 나바로-프랭크-화이트 프로파일은 수치 시뮬레이션을 통해 밝혀진 암흑 물질 헤일로의 밀도 분포를 나타내는 대표적인 모델이다.[9] 은하 헤일로 연구는 암흑 물질의 특성을 파악하고 우주의 구조 형성을 이해하는 데 필수적이다.
- 은하 진화 연구: 은하 헤일로의 항성들은 대부분 나이가 많고 중원소 함량이 낮은 특징을 보인다. 이는 은하 헤일로가 은하 형성 초기에 만들어졌음을 시사한다. 은하 헤일로의 항성 분포와 운동 특성을 분석하면 은하가 어떻게 형성되고 진화했는지, 그리고 다른 은하와의 상호작용(예: 은하병합)이 어떠했는지 추적할 수 있다.[15] 예를 들어, 우리 은하의 헤일로는 가이아 소시지라고 불리는 다른 은하와의 합병으로 형성된 것으로 추정된다.
- 은하 구조 연구: 은하 헤일로는 은하 팽대부와 은하 원반을 둘러싸고 있는 거대한 구조이다. 은하 헤일로의 크기와 형태는 은하 전체의 질량 분포와 중력 포텐셜에 큰 영향을 미친다. 예를 들어, 안드로메다 은하의 헤일로는 허블 우주 망원경 관측 결과 130만 광년 이상 뻗어 있는 것으로 밝혀졌으며, 이는 우리 은하와 안드로메다 은하의 헤일로가 이미 접촉하고 있을 가능성을 시사한다.[16]
참조
[1]
웹사이트
OpenStax Astronomy
https://openstax.org[...]
[2]
간행물
The stellar halo of the Galaxy
2008-06
[3]
서적
Astrophysics in a Nutshell
Princeton University Press
[4]
웹사이트
The Andromeda galaxy's halo is even more massive than scientists expected, Hubble telescope reveals
https://www.space.co[...]
2020-09-01
[5]
서적
Structure and Evolution of Galaxies
D. Reidel Publishing Company
1975-09-30
[6]
서적
An Introduction to Galaxies and Cosmology Second Edition
Cambridge University Press
[7]
서적
The Physics of Galactic Halos
[8]
간행물
Dark Matter Halos from the Inside Out
2011
[9]
간행물
The Structure of Cold Dark Matter Halos
1996-05
[10]
서적
Galactic Dynamics
Princeton University Press
[11]
웹사이트
Advances in Black Hole Physics and Dark Matter Modelling of the Galactic Halo
https://www.research[...]
2018-10
[12]
간행물
The Dual Origin of Stellar Halos
2009-09-10
[13]
문서
宇宙の質問箱 銀河編
https://www.kahaku.g[...]
国立科学博物館
[14]
문서
The radial velocity dispersion profile of the Galactic halo: Constraining the density profile of the dark halo of the Milky Way
https://arxiv.org/ab[...]
[15]
뉴스
銀河系ハローは2層の恒星系構造から成ることが判明・銀河系の形成過程を知る鍵
https://www.nao.ac.j[...]
国立天文台 アストロ・トピックス
2010-02-22
[16]
웹사이트
もしもアンドロメダ銀河のハローが見えたなら？
https://sorae.info/a[...]
SORAE
2020-09-03
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