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막대나선은하

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1. 개요

막대나선은하는 나선은하의 한 종류로, 은하 중심에 막대 모양의 구조를 가지고 있는 것이 특징이다. 막대 구조는 은하 내 가스의 흐름을 유도하여 별의 형성을 촉진하고, 은하의 진화 과정에서 중요한 역할을 한다. 막대나선은하는 나선은하의 약 2/3를 차지할 정도로 흔하며, 시간이 지나면서 막대 구조가 붕괴되어 일반적인 나선은하로 진화하기도 한다. 막대나선은하는 나선팔의 형태에 따라 SBa, SBb, SBc 등으로 분류되며, 우리 은하 역시 막대나선은하에 속한다.

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막대나선은하
개요
유형나선 은하
하위 분류막대 나선 은하
특징은하 중심에 막대 구조 존재
예시우리 은하 (추정), NGC 1300
상세 정보
막대 형성 요인은하 내부 역학적 불안정성, 외부 은하와의 상호작용
막대 역할은하 중심부로 가스 유입 촉진, 별 형성 활성화
발견 비율전체 나선 은하의 약 2/3
진화시간이 지남에 따라 막대 구조 약화 또는 소멸 가능
연구
주요 연구 분야막대 구조 형성 및 진화 메커니즘, 은하 전체에 미치는 영향
관측 도구지상 망원경
허블 우주 망원경
제임스 웹 우주 망원경
기타
관련 용어나선 은하
은하 진화
별 형성

2. 막대 구조



와이즈 자료 기반 우리 은하 나선팔


막대나선은하의 중심부에 있는 막대 모양 구조는 은하 진화에 중요한 역할을 한다. 막대 구조는 은하 중심부에서 별 탄생을 촉진하고, 가스를 나선팔에서 안쪽으로 이동시켜 활동 은하핵 형성에 기여한다.

2. 1. 막대의 형성과 역할

막대나선은하는 수적으로 우세하다. 관련 탐사들은 모든 나선은하의 3분의 2까지가 막대를 포함하는 것으로 보여준다. 현재 가설에 따르면 막대 구조는 중심에서 별의 형성을 돕는 항성요람의 일종으로 작용한다. 막대는 궤도공명을 통해 나선팔에서 안쪽으로 가스를 유통시키며, 그 효과로 이동 중인 유체가 새로운 별을 형성하게 된다는 메커니즘의 역할을 하고 있는 것으로 여겨진다. 또한 이 과정은 많은 막대나선은하가 남쪽 바람개비 은하에서 보여지는 것과 같은 활동은하핵을 갖고 있는 이유를 설명할 수 있을 것이라 추정된다.

막대의 형성은 일반적으로 안쪽 별의 궤도에 영향을 주는, 은하의 중심으로부터 퍼져나가는 밀도파의 결과로 여겨지고 있다. 이 효과는 시간에 따라 별을 더 멀리서 공전하도록 만들어 자체 영구적 막대구조를 형성하게 된다.

막대는 나선은하의 일생에서 일시적인 현상으로 여겨지고 있다. 막대 구조는 시간이 흐르면서 붕괴하여 막대나선형에서 "정상" 나선형 패턴으로 은하를 변화시킨다. 막대의 응집 질량은 구조의 전반적인 안정성을 무너뜨린다. 중심에 응집한 질량이 큰 막대나선은하는 짧고 뭉툭한 막대를 가지는 경향이 있다. 매우 많은 나선은하가 막대 구조를 가지고 있기 때문에, 막대 구조는 아마 나선은하의 진화에서 반복적인 현상일 가능성이 크다. 나선은하에서 막대나선은하로의 변동 진화 주기는 평균적으로 약 20억 년 걸리는 것으로 추정된다.

최근 연구는 막대가 "형성 시기"의 끝으로서 완숙한 상태에 이른 은하의 징후라는 생각을 확인해보였다. 캘리포니아 공과대학교 스피처 과학센터의 카틱 쉬스가 이끄는 팀은 최근의 거의 70%의 나선은하가 현재 막대를 소유하고 있는 데 비해, 멀리 있는 나선은하의 20%만이 이전에 막대를 소유했음을 발견했다.

2. 2. 막대의 일시성과 진화

막대 구조는 나선은하의 일생에서 일시적인 현상으로 여겨진다. 막대 구조는 시간이 지남에 따라 붕괴하여 막대나선은하를 "정상" 나선은하 형태로 변화시킨다. 막대가 붕괴되는 이유는 막대의 응집된 질량이 구조의 전반적인 안정성을 무너뜨리기 때문이다. 중심부에 질량이 많이 축적된 막대나선은하는 짧고 뭉툭한 막대를 가지는 경향이 있다.

시뮬레이션에 따르면 많은 막대는 막대 구조 내 별들의 궤도 공명의 교란으로 인해 내부 붕괴가 발생하는 "좌굴" 현상을 경험하는데, 이때 막대는 더 두껍고 짧아진다. 하지만 이러한 좌굴 불안정성의 정확한 메커니즘은 여전히 활발하게 논쟁 중이다. 이러한 좌굴 현상은 은하 중심에 초대질량 블랙홀이 존재하면 상당히 억제되고 지연되지만, 그럼에도 불구하고 발생한다.

많은 나선은하가 막대 구조를 가지고 있으므로, 이는 나선은하의 진화에서 반복되는 현상일 가능성이 높다. 나선은하에서 막대나선은하로의 진화 주기는 평균 약 20억 년으로 추정된다.

최근 연구는 막대가 은하가 "형성기"가 끝나면서 성숙기에 도달했다는 신호임을 확인하였다. 2008년 조사 결과, 먼 과거의 나선은하 중 20%만이 막대를 가지고 있었던 반면, 현재 가까이 있는 나선은하의 약 65%는 막대를 가지고 있었다.

2. 3. 막대와 은하의 성숙

최근 연구에 따르면, 막대는 은하가 "형성기"를 지나 성숙기에 도달했다는 신호이다. 현재 가까운 은하의 약 65%가 막대를 가지고 있는 반면, 먼 과거의 은하에서는 20%만이 막대를 가지고 있었다.

3. 형태 분류

막대나선은하는 "SB" (Barred Spiral)로 분류되며, 나선팔의 묶임 정도에 따라 하위 유형이 결정된다. SBa형은 팔이 단단히 묶여 있고, SBc형은 팔이 느슨하게 묶여 있다. SBb형 은하는 그 중간에 위치한다. SBm형은 다소 불규칙한 막대나선 은하를, SB0형은 막대렌즈상은하를 나타낸다.

3. 1. 하위 유형



막대나선은하의 일반 분류는 "SB"이다. 하위 범주는 나선팔이 얼마나 열려 있거나 조여 있는지에 따라 결정된다. SBa형은 팔이 단단히 묶여 있으며, SBc형은 반대로 팔이 느슨하게 묶여 있다. SBb형 은하는 그 중간에 해당한다. SBm형은 다소 불규칙한 막대나선 은하를 나타내며, SB0형은 막대렌즈상은하이다.

3. 2. 대표적인 막대나선은하

예시형태이미지정보
NGC 2787SB0
100x100px
렌즈형 은하의 한 종류이다.
NGC 4314SBa--
NGC 4921SBab--
메시에 95 (Messier 95)SBb
NGC 3953SBbc
NGC 1073SBc
메시에 108 (Messier 108)SBcd
NGC 2903SBd--
NGC 5398SBdm--막대 마젤란 나선 은하의 한 종류로 간주될 수 있다.
NGC 55SBm
마젤란 나선 은하 (Sm)의 한 종류이다.
M58SBc
처녀자리
M91SBb
머리털자리
M95SBb
사자자리
M109SBb
큰곰자리
NGC 1300SBbc
에리다누스자리
NGC 7541SB(rs)bcpec
물고기자리
NGC 1365SBc
화로자리
NGC 2217SBa
큰개자리
마젤란 은하SBm
황새치자리
UGC 12158SB
페가수스자리
NGC 1512
SB(r)ab시계자리


참조

[1] 뉴스 Barred spiral galaxy https://www.scienced[...] 2018-09-17
[2] 서적 Galactic Astronomy W. H. Freeman 1968
[3] 서적 The Whole Shebang: A State-of-the-Universe(s) Report Simon & Schuster 1998
[4] 저널 Mass distribution in our Galaxy
[5] 웹사이트 Milky Way-like galaxy found in the early universe https://phys.org/new[...]
[6] 저널



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