천문연, 대마젤란은하 내 별 2000개 근적외선 편광목록 최초 작성

약 0.75평방도 지역의 2000여개 별에 대한 근적외선 편광목록 대마젤란은하의 가시광 영상(맨 위)에서 이번에 관측된 근적외선 영역(노란색 네모 윗부분)과 표시된 두 영역에 대한 편광분포들(노란색 네모 아랫부분). 아래 두 그래프에서 푸른 선은 편광 방향 및 세기를 나타낸다. [사진=카미야 모토노리·천문연 제공]

아주경제 최서윤 기자 = 한국천문연구원은 대마젤란은하의 별 탄생 영역에 대한 근적외선 편광관측을 통해 2000여 개 별들의 근적외선 편광목록을 최초로 작성, 이를 활용해 별 탄생 영역의 자기장 구조와 먼지입자들의 연관성에 대해 알아냈다고 18일 밝혔다. 

이번 연구는 천문연과 경희대, 일본 동경대, 나고야대으로 구성된 국제연구팀이 진행했다. 남아프리카 공화국에 있는 1.4m 적외선 망원경 IRSF를 활용해 대마젤란은하 북동쪽의 별 탄생 활동이 활발한 0.75평방도의 영역에 대해 적외선의 편광 패턴을 관측했다. 

연구진은 대마젤란은하 별 탄생 영역에서 큰 구조로 편광을 발생시키는 주요한 요인이 자기장과 정렬된 먼지입자들에 의한 편광임을 밝혔다. 이러한 편광 패턴들은 먼지성운들의 구조와 일치하고 있으며 일부는 기존에 발견된 거대 구조와 연관이 있을 수 있다는 것을 확인했다. 

큰 구조를 가진 편광 패턴들의 크기는 약 330광년이며 3~25μG(마이크로그램) 정도의 자기장 세기를 가지고 있는 것으로 측정됐다. 이는 대마젤란은하 내에 있는 성운들이 뭉쳐있는 성운 복합체에서 보이는 특성이다.

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대마젤란은하 내 북동쪽영역의 두 지역에 대한 근적외선 편광벡터들의 분포  점선은 관측 영역, 푸른 선은 편광 방향 및 크기, P1~P4는 큰 규모의 편광패턴을 나타낸다. 배경 이미지는 먼지입자들의 분포를 보기 위해 활용한 적외선 우주망원경 스피쳐로 얻은 영상이다. 각 지역 내의 P1~P4까지 편광패턴들과 잘 일치한다. [사진=천문연 제공]

목록 제작을 주도한 정웅섭 천문연 박사는 "대마젤란은하의 2000여 개의 별들에 대해 새로 얻어낸 근적외선 편광목록을 통해 큰 구조를 가진 편광패턴이 은하 내의 자기장과 정렬된 먼지입자들에 의한 것임을 확인했다"며 "이 목록은 다른 다파장 관측 자료들과의 비교연구로 마젤란은하 내에 있는 자기장 구조를 밝히고 여러 천체물리학적인 현상들을 이해하는 데 유용하게 쓰일 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구 결과는 천문학 분야의 권위 있는 학술지 ‘천체물리학 저널 증보’에 지난 8일 실렸다. 

향후 연구팀은 이번에 공개한 근적외선 편광목록을 토대로 천문연이 개발한 과학기술위성 3호 주탑재체인 다목적적외선 영상관측시스템(MIRIS·Multi-purose InfraRed Imaging System)로 얻은 파셴 α선 우주 관측 영상과의 비교연구를 통해 성간먼지 소광이 편광 특성에 미치는 영향을 분석할 예정이다.
 

같은 지역에 대한 MIRIS 적외선관측으로 얻은 3색 필터 영상  (I, H, 파센 α선)과 근적외선 편광목록에서 얻은 편광 분포(녹색선들). 붉은 색이 파센 α선으로 관측된 영상이며, 활발한 별탄생 활동이 이루어지고 있는 밝은 파센 α선 주변으로 편광 분포가 정렬이 돼 있음을 확인할 수 있다. [사진=천문연 제공]

 

☞ 대마젤란은하
남반구의 황새치자리와 테이블산자리에 걸쳐서 볼 수 있는 왜소 은하로, 태양계로부터 약 16만 광년 거리에 있다. 근처의 소마젤란은하와 함께 우리은하의 위성 은하이다. 우리나라에서는 볼 수 없고, 남반구에서 관측할 수 있다.

☞ 편광
천체에서 방출된 빛이 통과하는 지역의 특성에 의해 전자기파가 특정한 방향성 (선형, 원형, 또는 타원형)을 가지며 전파되는 현상을 말한다. 성간 자기장이 존재하는 경우 우주공간에 있는 먼지들에 의하여 편광이 일어나며, 가시광, 근적외선 및 전파 영역에서 관측된다. 가시광에 비해 근적외선 편광은 성간 소광의 영향을 덜 받기 때문에 더 멀리 있는 별에서 방출되는 빛의 편광도 관측할 수 있는 이점이 있다.

☞ 성간 소광
방출된 빛이 관측자에게 도달하는 과정에서 경로 상에 놓인 물체에 의해 흡수되거나 산란돼 빛의 양이 감소하는 현상을 말한다. 우주공간에 있는 먼지들이 먼 곳에서 오는 별빛들을 어둡게 하며, 빛의 파장이 길수록 성간 소광이 덜 하다.