태양계 주위 1000광년 거품, 어린 별 형성 근원

지구는 수천 개의 어린 별들로 둘러싸인 1,000광년 너비의 거품에 위치해 있다.

12일(현지시각) 네이처 저널에 게재된 논문에서 Harvard & Smithsonian 천체 물리학센터(CfA)와 Space Telescope Science Institute(STScI) 천문학자들은 우리 은하계 이웃의 진화 역사를 재구성하여 1400만 년 전에 시작된 일련의 사건이 모든 은하계의 형성에 기여한 젊은 별들의 거대한 거품의 생성으로 이어진 방법을 보여준다.

CfA 펠로우십 기간 동안 작업을 완료한 천문학자이자 데이터 시각화 전문가인 캐서린 주커(Catherine Zucker)는 “이것은 정말 기원에 대한 이야기다. 우리는 처음으로 근처의 모든 별 형성이 어떻게 시작되었는지 설명할 수 있다”고 말했다.

이 논문의 3D 시공간 애니메이션은 지구로부터 500광년 이내의 모든 어린 별과 별이 생성되는 지역이 국부 거품으로 알려진 거대한 거품 표면에 앉아 있음을 보여준다. 천문학자들은 수십 년 동안 그 존재를 알고 있었지만 이제 과학자들은 국부 기포의 시작과 주변 가스에 미치는 영향을 보고 이해할 수 있다.

새로운 데이터와 데이터 과학 기술을 사용하여 시공간 애니메이션은 1,400만 년 전에 처음으로 폭발한 일련의 초신성이 성간 가스를 바깥쪽으로 밀어내고 별 형성을 위해 익은 표면을 가진 거품과 같은 구조를 만드는 방법을 보여준다.

오늘날 잘 알려진 7개의 별 형성 영역 또는 우주에서 별이 형성될 수 있는 밀집 영역이 거품 표면에 있다.

현재 STScI NASA 허블 펠로우 Zucker는 “우리는 약 15개의 초신성이 수백만 년에 걸쳐 떨어져서 오늘날 우리가 보고 있는 국부 기포를 형성했다고 계산했다”고 말했다.

이상한 모양의 거품은 휴면 상태가 아니며 계속 천천히 성장한다고 천문학자들은 지적한다.

Zucker는 “초당 약 4마일의 속도로 해안을 따라 가고 있다. 하지만 대부분의 장점을 잃어버렸고 속도 면에서 거의 안정 상태에 있다”소 설명했다.

거품의 팽창 속도와 표면에 형성되는 어린 별의 과거 및 현재 궤적은 유럽 우주국(European Space Agency)이 발사한 우주 기반 천문대인 가이아(Gaia)에서 얻은 데이터를 사용하여 도출됐다.

연구의 공동 저자이자 발견을 가능하게 한 데이터 시각화 소프트웨어 글루(glue) 설립자인 하버드 교수이자 천체 물리학 센터 천문학자 Alyssa Goodman은 “이것은 데이터와 이론에 의해 주도되는 놀라운 탐정 이야기”라며 “우리는 초신성 모델, 항성 운동 및 국부 기포를 둘러싼 물질의 정교한 새 3D 지도와 같은 매우 다양한 독립적인 단서를 사용하여 우리 주변의 별 형성 역사를 종합할 수 있다”고 설명했다.

“국부 기포를 생성한 최초의 초신성이 터졌을 때 우리의 태양은 활동에서 멀리 떨어져 있었다. 하지만 약 500만 년 전, 은하계를 통과하는 태양의 경로는 은하계를 바로 거품 속으로 데려갔고, 이제 태양은 운 좋게도 거의 거품의 중심에 있다”고 공동저자인 비엔나 대학 교수 João Alves는 말한다.

천문학자들은 거의 50년 전에 초거품이 우리 은하에 만연해 있다는 이론을 처음 제시했다. Goodman은 이 발견을 초신성에 의해 치즈의 구멍이 폭발하고 죽어가는 별에 의해 생성된 구멍 주위 치즈에 새로운 별이 형성될 수 있는 아주 구멍이 많은 스위스 치즈와 유사한 은하수에 비유했다.

다음으로 공동 저자이자 하버드 박사 과정 학생인 Michael Foley를 포함한 팀은 성간 거품의 위치, 모양 및 크기에 대한 전체 3D 보기를 얻기 위해 더 많은 성간 거품을 매핑할 계획이다. 거품과 거품 간의 관계를 도표로 작성하면 궁극적으로 천문학자들이 죽어가는 별이 새로운 별을 낳고 우리 은하와 같은 은하의 구조와 진화에서 수행하는 역할을 이해할 수 있게 될 것이다.

Zucker는 슈퍼 거품의 접촉과 상호 작용, 우리 은하계의 태양과 같은 별 탄생을 어떻게 유도하는지 궁금해한다.

이 논문의 추가 공동 저자는 CfA의 Douglas Finkbeiner와 Diana Khimey다. 비엔나 대학의 Josefa Groβschedland Cameren Swiggum; 메릴랜드 대학 Shmuel Bialy; 토론토 대학 Joshua Speagle; 뮌헨 대학 천문대 Andreas Burkert 등이다.

기사, 분석된 데이터(Harvard Dataverse에서), 대화형 그림 및 비디오는 모두 전용 웹사이트를 통해 누구나 무료로 사용할 수 있다.

이 결과는 12일(현지시각) 오후 미국천문학회(AAS) 기자회견에서 발표됐다.