은하계 뒤틀림은 원반은하의 원반부가 뒤틀린 현상을 의미한다. 은하 원반의 경사가 크게 기울어져 측면은하(edge-on galaxy)로 보이는 경우에 쉽게 관측된다. 국부 우주에서 옆으로 측면은하로 관측되는 원반은하의 약 60%가 뚜렷한 뒤틀림을 보여준다. 은하계 뒤틀림은 중성 수소 관측을 통해 가스 원반에서 먼저 발견되었으며 이후 가시광, 자외선 영역의 관측으로 항성 원반의 뒤틀림도 확인되었다.
그림 1. 거의 옆으로 누워있는 은하 ESO 510-G13을 NASA의 허블 우주 망원경으로 관측한 사진이다. 2001년 4월 허블 우주 망원경의 광시야 행성간 카메라 2 (Wide Field Planetary Camera 2, WFPC2)를 활용해서 관측했다. 은하 ESO 510-G13는 S-형 뒤틀림 구조를 보이는 대표적인 은하로서 남반구 밤하늘의 바다뱀자리 방향으로 약 1억 5천만 광년 떨어져 있다. 은하 중심의 밝은 은하 팽대부 앞을 가리고 지나는 먼지띠(dust lane)를 통해 원반의 뒤틀린 구조를 명확히 확인 할 수 있다.(출처: NASA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA))
은하계 뒤틀림은 양쪽 방향의 원반이 뒤틀린 방향에 따라 크게 S-형(또는 N-형, 적분기호 모양), U-형(그릇 모양), 그리고 L-형(의자 모양)으로 분류한다.
S-형: 원반의 양쪽 끝이 서로 반대 방향으로 휘어진 경우
U-형: 원반의 양쪽 끝이 같은 방향으로 휘어진 경우
L-형: 원반의 한쪽 끝만 휘어진 경우
은하계 뒤틀림의 세기는 크게 두 가지의 각도로 정의한다. 은하 중심과 가장 크게 뒤틀린 원반의 끝을 연결한 선과 은하 원반의 중심축 사이의 각도(α), 또는 은하 원반이 뒤틀리기 시작하는 지점부터 뒤틀린 원반의 끝을 연결한 선과 은하 원반 중심축 사이의 각도(β)로 정의한다(그림 2).
그림 2. 은하계 뒤틀림의 형태와 세기를 정의하는 기준. 양쪽 은하 원반이 서로 같은 방향으로 뒤틀렸는지, 다른 방향으로 뒤틀렸는지에 따라 형태를 분류한다. 은하 중심 또는 은하 원반이 뒤틀리기 시작하는 지점, 두 곳을 기준으로 측정한 각도로 은하계 뒤틀림의 세기를 정의한다.(출처: Guijarro et al, A&A 519, A53 (2010))
우리은하의 원반은 뚜렷한 S-형 뒤틀림 구조를 보인다. 우리은하 원반의 뒤틀림 교선(line of nodes)은 은하 중심과 태양을 연결한 선에 대해 17.5° ± 1°의 각도로 틀어져 있다. 우리은하의 항성 원반과 가스 원반은 모두 은하 원반 중심축에 대해 수직으로 0.74 kpc 이상 휘어져 있다. 또한 우리은하의 뒤틀림 방향은 계속 동일한 방향에서 유지되지 않으며, 은하의 중심 회전축에 대해 10.86 ± 0.03 km/s/kpc의 주기로 세차 운동을 하고 있다.
기원
은하 외부적 요인주변 은하들과의 중력 상호작용
이웃한 은하가 스쳐 지나가는 근접 통과(flyby)나 주변의 작은 위성 은하들의 직접적인 충돌과 같은 중력 상호작용에 의해 은하 원반이 뒤틀리는 현상이 발생한다. 우리은하 뒤틀림의 경우, 주기적으로 곁을 맴돌고 있는 궁수자리 왜소은하와 마젤란 은하가 뒤틀림의 주요 원인으로 추정되고 있다.
하지만 외부 은하들에 대해서, 각 은하 주변의 환경 밀도와 은하계 뒤틀림의 발생 빈도, 세기 사이에 상관 관계가 있는지의 여부는 아직 명확한 결론이 나지 않았다.
은하간(intergalactic) 가스 물질의 유입
은하 주변의 필라멘트를 따라 유입되는 은하간 가스 물질이 원반 중심축에 대해 기울어져 있을 때 은하계 뒤틀림이 발생할 수 있다.
은하 내부적 요인장형/편형(Prolate/Oblate) 헤일로의 영향
은하를 둘러싼 헤일로의 형태가 완전한 구형이 아닌, 장축 또는 단축으로 길게 찌그러진 장형/편형타원체일 경우 은하 원반에 지속적인 토크를 가하게 된다. 그 결과 외부 작용 없이 은하 원반과 헤일로 사이의 상호작용으로 인해 은하 원반이 뒤틀릴 수 있다.
기타은하 자기장의 영향
일부 가스 원반의 경우, 은하 주변의 뒤틀린 자기장 분포에 영향을 받아 은하계 뒤틀림의 구조를 보일 수 있다는 가설이 존재한다.
한국천문학회(The Korean Astronomical Society)는 한국의 천문우주과학 분야를 대표하는 학술단체로서, 한국과학기술단체총연합회(과총) 회원단체 가운데 하나이다. 1965년 3월 21일(춘분)에 창립되었으며, 매년 봄과 가을에 정기 학술대회를 개최하는 한편, SCIE 전문학술지인 한국천문학회지(Journal of the Korean Astronomical Society, JKAS)와 더불어 등재 학술지인 천문학논총(Publications of the Korean Astronomical Society, PKAS)을 발간 한다.
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