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대마젤란은하 내 별탄생 영역에 대한 자기장 분포를 보여주는 근적외선 편광목록 공개 2016-01-21

한국천문연구원(원장:한인우)은 대마젤란은하의 별 탄생 영역에 대한 근적외선 편광관측을 통해 2,000여개 별들의 근적외선 편광목록을 작성하였고, 이를 활용하여 별 탄생 영역의 자기장 구조와 먼지입자들의 연관성에 대해 알아냈다고 밝혔다. 천문학 분야의 권위 있는 학술지 '천체물리학 저널 증보⑴'에 1월 8일 게재된 이번 연구결과는 대마젤란은하 내 자기장 구조를 밝히고 천체물리학적 현상들을 이해하는데 활용될 것으로 기대된다.

이번 연구는 한국천문연구원(정웅섭 박사), 경희대학교, 동경대학, 나고야대학으로 구성된 국제연구팀이 진행하였으며, 남아프리카 공화국에 있는 1.4m 적외선 망원경 IRSF⑵ 를 활용하여 대마젤란은하 북동쪽의 별 탄생 활동이 활발한 0.75평방도⑶의 영역에 대해 적외선 편광관측을 통해 얻은 결과이다.

이번 연구를 통해 최초로 정리된 2,000여개 별들에 대한 근적외선 편광 목록은 기존의 가시광, 전파 등 다른 파장의 편광 관측 자료와의 비교연구에 활용할 수 있는 자료이다.


대마젤란은하의 가시광 영상(좌)[사진제공: 카미야 모토노리]에서 이번에 관측된 근적외선 영역 2곳이 표시되어있는 사진 표시된 두 영역에 대한 편광분포들 (우) (푸른 선: 편광 방향 및 세기). 약 0.75평방도 지역의 2,000여개 별에 대한 근적외선 편광목록을 공개


[그림1] 대마젤란은하의 가시광 영상(좌)[사진제공: 카미야 모토노리]에서 이번에 관측된 근적외선 영역 (좌)과 표시된 두 영역에 대한 편광분포들 (우) (푸른 선: 편광 방향 및 세기). 약 0.75평방도 지역의 2,000여개 별에 대한 근적외선 편광목록을 공개


□ 광범위한 영역에 대한 근적외선 편광 자료는 한국천문연구원이 참여한 아카리 적외선 우주망원경⑷ 자료를 포함한 기존 적외선 우주망원경 관측 자료들과의 비교 연구를 통해 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 있음을 확인하였다.


대마젤란은하 내 북동쪽영역의 두 지역에 대한 근적외선 편광벡터들의 분포를 보여주는 첫번째 사진대마젤란은하 내 북동쪽영역의 두 지역에 대한 근적외선 편광벡터들의 분포를 보여주는 두번째 사진


[그림2] 대마젤란은하 내 북동쪽영역의 두 지역에 대한 근적외선 편광벡터들의 분포 (점선: 관측 영역, 푸른 선: 편광 방향 및 크기, P1~P4: 큰 규모의 편광패턴). 배경 이미지는 먼지입자들의 분포를 보기 위해 활용한 적외선 우주망원경 스피쳐로 얻은 영상, 각 지역 내의 P1 ~ P4까지 편광패턴들과 잘 일치함.

□큰 구조를 가진 편광 패턴들의 크기는 약 330광년이며 3 ~ 25μG⑸ 정도의 자기장 세기를 가지고 있는 것으로 측정되었고, 이는 대마젤란은하 내에 있는 성운들이 뭉쳐있는 성운 복합체에서 보이는 특성이다.

□이 목록에 대한 제작을 주도한 한국천문연구원 정웅섭 박사는 “대마젤란은하의 2,000여개의 별들에 대해 새로 얻어낸 근적외선 편광목록을 통해, 큰 구조를 가진 편광패턴이 은하 내의 자기장과 정렬된 먼지입자들에 의한 것임을 확인하였다. 이 목록은 다른 다파장 관측 자료들과의 비교연구로 마젤란은하 내에 있는 자기장 구조를 밝히고 여러 천체물리학적인 현상들을 이해하는데 유용하게 쓰일 것으로 기대된다”고 설명하였다.

□향후 연구팀은 이번에 공개한 근적외선 편광목록을 토대로 한국천문연구원이 개발한 과학기술위성 3호 주탑재체인 다목적적외선 영상관측시스템(이하, 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 되어 있음을 확인할 수 있다. 


[그림3] 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 되어 있음을 확인할 수 있다.

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⒧ 천체물리학 저널 증보(Astrophysical Journal Supplement Series) : 천체물리학저널 증보는 톰슨 JCR 영향력지수(impact factor)가 11.215(2014년 기준)인 SCI 저널로서, 천문학분야 최상위 10% 내의 권위 있는 학술지이다.
⑵ 적외선 망원경 IRSF (Infrared Survey Facility): 일본 나고야 대학에서 남아프리카 공화국에 운영하고 있는 적외선 관측에 최적화된 1.4m 지상 망원경으로 넓은 탐사 관측을 위해 적외선 영상 카메라가 부착되어 있다. 
⑶ 0.75평방도 : 지구에서 본 달 면적의 약 3배 정도 영역임. 달의 각지름은 약 0.5도, 시면적은 0.25평방도

⑷ 아카리 적외선 우주망원경: 일본에서 2006년에 발사한 68cm 구경을 가진 적외선 우주망원경으로 근적외선 ~ 원적외선 영역에서 영상 및 분광 관측을 수행하였다. 특히, 중적외선 및 원적외선에서 전천탐사지도를 완성하였다. 한국에서는 서울대를 중심으로 자료처리파이프라인 구축 및 과학연구를 통해 국제 협력을 수행하였다.

⑸ 3 ~ 25μG : 지구 표면 자기장 세기의 약 수 만분의 일 정도. 지구 표면 자기장 평균 세기는 0.5G 정도임.

[참고자료]

1. 논문명 : Near-Infrared Polarization Source Catalog of the Northeastern Regions of the Large Magellanic Cloud
2. 논문저자 : 김재영(제 1저자, 경희대 박사과정), 정웅섭 박사(제 2저자 및 교신저자, 천문연), 박수종 교수(공저자, 경희대), 박원기 박사(공저자, 천문연),타무라 모토히데 박사(공저자, 일본 동경대)
3. 대마젤란은하
  남반구의 황새치자리와 테이블산자리에 걸쳐서 볼 수 있는 왜소 은하로, 태양계로부터 약 16만 광년 거리에 위치해 있다. 근처의 소마젤란은하와 함께 우리은하의  위성 은하이다. 우리나라에서는 볼 수 없고, 남반구에서 관측할 수 있다.
4. 편광
  천체에서 방출된 빛이 통과하는 지역의 특성에 의해 전자기파가 특정한 방향성 (선형, 원형, 또는 타원형)을 가지며 전파되는 현상을 말한다. 성간 자기장이 존재하는 경우우주공간에 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.
5. 성간 소광
방출된 빛이 관측자에게 도달하는 과정에서 경로 상에 놓인 물체에 의해 흡수되거나 산란 되어 빛의 양이 감소하는 현상을 말한다. 우주공간에 있는 먼지들이 먼 곳에서 오는  별빛들을 어둡게 하며, 빛의 파장이 길수록 성간 소광이 덜 하다.
 
[자료문의] ☎042-865-3204 한국천문연구원 우주과학본부 우주천문그룹장 정웅섭

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