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처녀자리 초은하단

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목차

1. 개요

처녀자리 초은하단은 우리 은하가 속한 국부 은하군을 포함하는 초은하단으로, 1863년 윌리엄 허셜과 존 허셜에 의해 처음 관측되었다. 1950년대 제라르 드 보클레르에 의해 '국부 초은하'로 명명되었으며, 1970년대 후반과 1980년대 초의 적색편이 관측을 통해 구조가 확인되었다. 처녀자리 초은하단은 강착 원반과 헤일로로 구성되며, 우리 은하 부피의 1000억 배에 달한다. 처녀자리 초은하단 내 은하 분포는 처녀자리 은하단 중심으로부터 거리에 따라 감소하며, 대부분의 질량이 암흑 물질로 이루어져 있다.

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처녀자리 초은하단
개요
국부 초은하단 내의 여러 은하군과 은하단까지의 거리
국부 은하단에서 국부 초은하단 내의 선택된 은하군 및 은하단까지의 거리
다른 이름국부 초은하단, LSC, LS
모체라니아케아 초은하단
특징
구성원 수은하단 개수 = 불명
질량~1.48 × 1015 M☉
총 광도3 L☉
좌표
적경불명
적위불명
적색 편이
적색 편이도플러 편이
거리불명

2. 역사적 배경

1863년 윌리엄 허셜과 존 허셜이 최초로 대규모 성운 표본을 발표하면서, 북은하극 근처 처녀자리에서 성운이 현저하게 많이 나타난다는 것이 알려졌다. 1950년대, 프랑스계 미국인 천문학자 제라르 드 보클레르는 이러한 현상이 대규모 은하 구조를 나타낸다고 처음 주장했으며, 1953년에 "국부 초은하"라는 용어를 만들었고, 1958년에는 "국부 초은하단"(LSC[2])으로 변경했다. 할로우 섀플리는 1959년 저서 ''별과 인간''에서 "거대 은하"라는 용어를 제안했다.[3]

1960년대와 1970년대에는 국부 초은하단(LS)이 실제로 존재하는 구조인지, 아니면 우연히 은하가 정렬된 것인지에 대한 논쟁이 벌어졌다.[4] 1970년대 후반과 1980년대 초의 대규모 적색편이 관측을 통해 이 문제가 해결되었는데, 이는 초은하 평면을 따라 은하가 평평하게 집중되어 있음을 설득력 있게 보여주었다.[5]

3. 구조

R. 브렌트 털리는 1982년 논문에서 처녀자리 초은하단(국부 초은하단)의 기본 구조에 대한 연구 결과를 발표했다. 처녀자리 초은하단은 크게 두 가지 구성 요소, 즉 눈에 띄게 평평한 원반(강착 원반)과 거의 구 모양의 헤일로로 나뉜다.[23] 평평한 강착 원반은 빛을 방출하는 은하의 약 60%를 포함하고, 은하 헤일로는 나머지 40%를 포함한다. 원반 자체는 얇은(~1 Mpc) 타원형으로, 장축과 단축의 비는 적어도 6:1에서 최대 9:1이다.[24]

2003년 6월, 5년간 진행된 2도 영역 은하 적색편이 탐사(2dF)에서 공개된 데이터는 천문학자들이 처녀자리 초은하단을 다른 초은하단과 비교할 수 있게 해주었다. 처녀자리 초은하단은 전형적인 결핍된(고밀도 핵이 없는) 꽤 작은 크기의 초은하단이다. 이 초은하단은 은하들의 필라멘트와 결핍된 은하군들에 의해 둘러싸여 있는 하나의 부유한 은하단을 중심에 두고 있다.[22] 국부 은하군은 처녀자리 초은하단의 화로자리 은하단에서 처녀자리 은하단까지 뻗어있는 작은 필라멘트의 외곽에 위치해있다.[25]

4. 은하 분포

처녀자리 초은하단 내 은하의 개수밀도는 처녀자리 은하단 중심으로부터 거리의 제곱에 따라 감소한다. 이는 은하들이 무작위로 분포하지 않음을 의미한다. 밝은 은하들은 대부분 소수의 은하 구름(은하단으로 구성된 구조)에 집중되어 있다. 주요 은하 구름은 다음과 같다: 사냥개자리, 처녀자리 은하단, 처녀자리 II, 사자자리 II, 처녀자리 III, 크레이터(NGC 3672), 사자자리 I, 작은사자자리 (NGC 2841), 용자리 (NGC 5907), 공기펌프자리 (NGC 2997), NGC 5643. 이들 11개 구름에서 전체 밝은 은하의 98%가 발견된다.[24]

원반에 위치한 밝은 은하의 3분의 1은 처녀자리 은하단에, 나머지는 사냥개자리 구름과 처녀자리 II 구름, 그리고 NGC 5643 Group에서 발견된다. 헤일로의 밝은 은하들 역시 소수의 구름(7개 구름에 94% 집중)에 모여 있다. 이러한 분포는 "초은하면의 부피 대부분이 거대한 빈공간"임을 나타낸다.[24]

은하 분포는 비눗방울 구조와 유사하게 관측된다. 평평한 은하단과 초은하단은 거품이 맞닿는 지점에서 발견되며, 거품은 우주에서 크고(직경 약 20~60 Mpc) 거의 구형인 공동이다.[26] 긴 필라멘트 구조가 많이 보이는데, 예를 들어 바다뱀자리-센타우루스자리 초은하단은 처녀자리 초은하단에서 약 30 Mpc 떨어진 곳에서 시작하여 60 Mpc까지 뻗어 있다.[27]

5. 우주론

1980년대 말부터 국부 은하군을 포함한 모든 물질이 적어도 50 Mpc 거리에서 직각자자리 은하단(에이벨 3627) 방향으로 약 600km/s의 속력으로 대규모 이동을 하고 있다는 것이 밝혀졌다.[28][11] 1988년 린든-벨 등(Lynden-Bell et al.)은 이러한 현상의 원인을 "거대 인력체"라고 명명했다.

처녀자리 초은하단의 총 질량은 대략 태양의 1015 배이고, 총 광도는 태양의 3조 배이다.[25] 이는 태양의 300배에 해당되는 질량 대 빛의 비를 나타낸다. 우리 은하의 질량 대 빛의 비는 63.8이다.[33] 이러한 비율의 차이는 암흑물질의 존재를 뒷받침하는 중요한 근거 중 하나이다. 암흑물질이 존재하지 않는다면, 훨씬 더 작은 질량 대 빛의 비율이 예상될 것이다.

별의 수에 비해 광도가 작기 때문에 질량의 대부분은 암흑 물질로 구성된 것으로 여겨진다.

5. 1. 대규모 운동

1980년대 말부터 국부 은하군을 포함한 모든 물질이 적어도 50 Mpc 거리에서 직각자자리 은하단(에이벨 3627) 방향으로 약 600km/s의 속력으로 대규모 이동을 하고 있다는 것이 밝혀졌다.[28][11] 린든-벨 등(Lynden-Bell et al.)은 1988년에 이러한 현상의 원인을 "거대 인력체"라고 명명했다. 현재 거대 인력체는 처녀자리 초은하단(국부 은하군 포함) 뿐만 아니라, 뱀-켄타우루스자리 초은하단, 공작-인도자리 초은하단, 그리고 조각가자리의 은하군을 포함하는, 은하단들의 훨씬 더 큰 구조인 "라니아케아 초은하단"의 질량 중심인 것으로 알려져 있다.

거대 인력체는 초은하단 전체와 함께 샤플리 초은하단의 샤플리 인력체 중심으로 이동하는 것으로 밝혀졌다.[12]

5. 2. 암흑물질

처녀자리 초은하단의 총 질량은 대략 태양의 1015 배이고, 총 광도는 태양의 3조 배이다.[25] 이는 태양의 300배에 해당되는 질량 대 빛의 비를 나타낸다. 이 수치는 다른 초은하단에서 얻은 결과와 일치한다.[29][30] 그에 비해, 우리 은하의 질량 대 빛의 비는 63.8이다.[33] 이러한 비율의 차이는 암흑물질의 존재를 뒷받침하는 중요한 근거 중 하나이다. 만약 암흑물질이 존재하지 않는다면, 훨씬 더 작은 질량 대 빛의 비율이 예상될 것이다.

중력의 은하 움직임에 대한 추적을 통해 처녀자리 초은하단의 질량은 약 2E으로 추정된다. 별의 수에 비해 광도가 작기 때문에 질량의 대부분은 암흑 물질로 구성된 것으로 여겨진다.

6. 구성 요소

처녀자리 초은하단은 강착 원반과 은하 헤일로라는 두 가지 구성 요소로 이루어져 있다. 평평한 강착 원반은 팬케이크 모양을 하고 있으며, 빛을 방출하는 은하의 60%를 차지한다. 은하 헤일로는 가늘고 길며, 빛을 방출하는 은하의 40%를 차지한다.

6. 1. 은하 클라우드

처녀자리 초은하단은 은하 클라우드라고 불리는 은하단의 모임으로 구성된다. 강착 원반은 처녀자리 은하단, 사냥개자리 클라우드, 처녀자리 II 클라우드의 3개 은하 클라우드로 구성된다.[7]

은하 헤일로는 길쭉한 클라우드로 이루어져 있으며, 처녀자리 은하단을 가리킨다.[7] 은하의 수 밀도는 처녀자리 은하단 중심에서 거리의 제곱에 반비례하며 감소하는데, 이는 이 은하단이 무작위로 위치한 것이 아님을 시사한다. 전반적으로, 발광 은하의 대부분은 소수의 은하 무리에 집중되어 있다. 98%는 다음 11개의 무리에서 발견되며, 발광 은하의 수가 감소하는 순서대로 나열하면 다음과 같다.[7]: 사냥개자리, 처녀자리 은하단, 처녀자리 II (남쪽 확장), 사자자리 II, 처녀자리 III, 크레이터 (NGC 3672), 사자자리 I, 작은사자자리 (NGC 2841), 용자리 (NGC 5907), 펌프자리 (NGC 2997), NGC 5643.

원반에 위치한 발광 은하 중 3분의 1은 처녀자리 은하단에 있다. 나머지는 사냥개자리 무리와 처녀자리 II 무리, 그리고 다소 중요하지 않은 NGC 5643 Group에서 발견된다.[7]

헤일로에 있는 발광 은하는 소수의 무리 (7개 무리에 94%)에 집중되어 있다. 이러한 분포는 "초은하 평면의 대부분의 부피가 거대한 공극이다"를 나타낸다.[7]

6. 2. 직경 및 질량

처녀자리 초은하단의 직경은 이다. 약 100개의 은하군과 은하단으로 구성되어 있으며, 그 중심에는 처녀자리 은하단이 위치하고 있다.[23] 중력의 은하 움직임에 대한 추적을 통해 처녀자리 초은하단의 질량은 약 1015 태양 질량으로 추정된다. 별의 수에 비해 광도가 작기 때문에 질량의 대부분은 암흑 물질로 구성된 것으로 여겨진다.[23]

7. 지도



참조

[1] 논문 The Laniakea supercluster of galaxies 2014-09-02
[2] 웹사이트 The Geometry of the Local Supercluster http://www.cfa.harva[...] 2007
[3] 서적 Of Stars and Men 1959
[4] 논문 The Local Supercluster of Galaxies 1981-03
[5] 논문 Constrained Simulations of the Real Universe: The Local Supercluster 2003-10
[6] 논문 Orientation of Galaxies in the Local Supercluster: A Review 2006-04
[7] 논문 The Local Supercluster 1982-06-15
[8] 논문 The richest superclusters. I. Morphology 2007-12
[9] 서적 An Introduction to Modern Astrophysics Addison-Wesley 1996
[10] 논문 A wide angle redshift survey of the Hydra-Centaurus region 1989-05
[11] 논문 Evidence for large-scale structure on scales about 300/h MPC 1991-03
[12] 웹사이트 What is the Great Attractor? http://www.universet[...] 2014-07-14
[13] 논문 The Norris Survey of the Corona Borealis Supercluster. III. Structure and Mass of the Supercluster 1998-01
[14] 논문 The dark matter environment of the A901 abell A901/902 supercluster: a weak lensing analysis of the HST STAGES survey 2008-04
[15] 웹사이트 Sun Fact Sheet http://nssdc.gsfc.na[...] NASA 2004
[16] 웹사이트 Absolute Magnitude http://www.universet[...]
[17] 논문 Mass models of the Milky Way 2011-07
[18] 논문 The Laniakea supercluster of galaxies 2014-09-02
[19] 웹사이트 The Geometry of the Local Supercluster http://www.cfa.harva[...] 2007
[20] 서적 Of Stars and Men 1959
[21] 논문 The Local Supercluster of Galaxies 1981-03
[22] 논문 Constrained Simulations of the Real Universe: The Local Supercluster 2003-10
[23] 논문 Orientation of Galaxies in the Local Supercluster: A Review 2006-04
[24] 논문 The Local Supercluster 1982-06-15
[25] 논문 The richest superclusters. I. Morphology 2007-12
[26] 서적 An Introduction to Modern Astrophysics https://archive.org/[...] Addison-Wesley
[27] 논문 A wide angle redshift survey of the Hydra-Centaurus region 1989-05
[28] 논문 Evidence for large-scale structure on scales about 300/h MPC 1991-03
[29] 논문 The Norris Survey of the Corona Borealis Supercluster. III. Structure and Mass of the Supercluster 1998-01
[30] 논문 The dark matter environment of the A901 abell A901/902 supercluster: a weak lensing analysis of the HST STAGES survey 2008-04
[31] 웹인용 Absolute Magnitude http://www.universet[...]
[32] 간행물 Mass models of the Milky Way
[33] 웹인용 Sun Fact Sheet http://nssdc.gsfc.na[...] NASA


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