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찬드라 X선 망원경이 X선으로 관측한 자료와 허블 우주망원경, 전파망원경 등 다른 망원경의 관측 자료를 병합해 만든 이미지. [사진 NASA/Chandra X-ray Center(CXC)/Smithsonian Astrophysical Observatory(SAO)] |
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1997년 7월 23일, 미국 항공우주국(NASA)이 쏘아 올린 찬드라 X선 우주망원경(Chandra X-ray Observatory)이 포착한 우주의 경이로운 이미지를 보내왔다. 찬드라 X선 우주망원경을 운용하는 스미스소니언 천체물리 관측소(Smithsonian Astrophysical ObservatoryㆍSAO)는 18일(현지시각) X선으로 포착한 우주의 경이로운 이미지 여섯 장면을 골라 공개했다.
산스크리트어로 달을 의미하는 찬드라는 NASA의 4개 대형 우주망원경 계획의 세 번째 작품이다. 1990년 발사된 허블 우주망원경과 1991년 발사된 콤프턴 감마선 관측선의 뒤를 잇는다. 지구 대기권은 우주에서 오는 X선을 대부분 흡수하기 때문에, 찬드라는 우주 공간에서 직접 X선을 관측하고 있다.
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E0102-72.3 [사진 NASA/Chandra X-ray Center(CXC)/Smithsonian Astrophysical Observatory(SAO)] |
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김일중 한국천문연구원(천문연) 우주천문그룹 선임연구원은 “X선은 무거운 별과 블랙홀로 빨려 들어가는 물질 그리고 고온의 이온화된 가스 등에서 주로 나온다”며 “특히 이온화된 산소 원자가 재결합하면서 X선 파장을 가진 방출 선을 다량 내뿜기 때문에, 우주 내 산소 원자를 관측하는 데 유리하다”고 X선 관측의 의의를 설명했다. 그 대표적인 게 E0102-7.23이다.
E0102-7.23은 우리 은하와 가까운 소마젤란은하(Small Magellanic Cloud)에서 발생한 초신성 폭발의 잔해다. 천문학자들이 찬드라 X선 우주 망원경으로 분석한 결과, 우주 공간에 존재하는 대부분의 산소는 이런 대형 별(Massive Stars)에서 합성된 것이라는 것을 알게 됐다. 실제로 E0102-72.3에 존재하는 산소의 양은 태양계 수천개에서 존재하는 것과 맞먹는다. 이 이미지는 NASA의 허블 우주 망원경과 칠레 아타카마 사막에 있는 VLT(Very Large Telescope) 천체 망원경의 관측 자료를 합성한 것이다.
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Abell 370 [사진 NASA/Chandra X-ray Center(CXC)/Smithsonian Astrophysical Observatory(SAO)] |
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아벨(Abell) 370은 수백개의 은하를 품고 있는 은하단(Galaxy Cluster)으로, 지구에서 약 40억 광년 떨어져 있다. 은하단은 중력에 의해 뭉쳐 있는 천체 중 우주에서 가장 큰 것이다. 은하단은 개별 은하뿐만 아니라 온도가 수백만도에 이르는 가스를 품고 있어 X선을 내뿜는다. 은하단에 중력을 공급하는 것은 주로 암흑물질(Dark Matter)이지만 어떤 빛도 방출하지 않는다. 찬드라 X선 우주 망원경은 옅은 청색의 뜨거운 가스를 포착했고, 여기에 적색ㆍ녹색ㆍ청색의 허블 광학 자료를 합성했다.
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Messier 8(M8) [사진 NASA/Chandra X-ray Center(CXC)/Smithsonian Astrophysical Observatory(SAO)] |
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메시에(Messier)8은 NGC 6523 또는 석호성운(Lagoon Nebula)로 알려져 있는데, 지금도 별이 형성되고 있는 ‘별의 요람’이다. 메시에8은 지구에서 약 4000광년 떨어져 있으며, 천문학자들은 메시에8을 (새로 태어나는) 젊은 별을 관측할 기회로 보고 있다. 그림에서 분홍색으로 표시된 부분은 어린 별이 X선을 포함한 많은 양의 고에너지 빛을 발산하고 있다. 청색과 흰색은 미국 애리조나주 ‘레먼 산 스카이 센터 천문대(Mt. Lemmon Sky Center)’에서 찍은 광학 이미지를 합성한 것이다.
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오리온 성운(Orion Nebula) [사진 NASA/Chandra X-ray Center(CXC)/Smithsonian Astrophysical Observatory(SAO)] |
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그림 중간에 밝게 빛나는 별 3개 바로 아래가 오리온 성운이 있는 곳이다. 망원경 없이는 관측이 불가능하다. 사진에서 파란색으로 보이는 부분은 찬드라 X선 우주 망원경이 포착한 젊은 별들이며, 상대적으로 뜨겁고 에너지가 넘친다. 보라색으로 표시된 부분은 미국국립과학재단(NSF)의 장기선간섭계(VLAㆍVery Large Array)를 통해 관측된 전파 이미지다.
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Messier 33(M33)[사진 NASA/Chandra X-ray Center(CXC)/Smithsonian Astrophysical Observatory(SAO)] |
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메시에(Messier)33은 삼각형자리은하(Triangulum Galaxy)로도 알려져 있는데 지구에서 약 300만 광년 떨어져 있는 나선 은하(Spiral Galaxy)다. M33은 우리 은하와 안드로메다 은하와 함께 국부 은하군(Local Group of Galaxies)에 속해 있다. 국부 은하군이란 우리 은하를 비롯해 약 30여개 은하로 이뤄진 ‘은하 집’이다.
찬드라 X선 우주망원경의 데이터에 따르면, 사진에서 분홍색으로 표시된 부분은 중성자별과 블랙홀들이 동반성(Companion Star)으로부터 물질을 빨아들이는 모습이다. 이 외에도 초신성의 잔해 등 다양한 물질을 포착했다. 적색ㆍ녹색ㆍ청색으로 보이는 부분은 아마추어 천문학자 워런 켈러(Warren Keller)가 포착한 광학 이미지로, 우리 은하계의 사촌에 해당하는 나선 은하의 웅장한 팔을 보여주고 있다.
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Abell 2744 [사진 NASA/Chandra X-ray Center(CXC)/Smithsonian Astrophysical Observatory(SAO)] |
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지구에서 약 35억 광년 떨어진 곳의 상황을 보여주는 이 이미지는 4개의 개별 은하단이 충돌한 직후의 상황을 합성한 것이다. 공식 명칭은 아벨(Abell)2744지만 내부에서 서로 다른 구조들이 발견돼, 천문학자들은 판도라 은하단(Pandora's Cluster)이라고 부르기도 한다. 아벨 2744의 청색 부분은 찬드라 X선 우주 망원경이 포착한 뜨거운 가스이며, 적색ㆍ녹색ㆍ청색으로 나타난 부분은 하와이 마우나케아 천문대의 스바루 망원경과 NSF의 VLA의 관측 자료를 합성한 것이다.
김일중 천문연 선임연구원은 “천문학에서는 X선 외에도 감마선ㆍ자외선ㆍ가시광선ㆍ적외선 등 모든 파장의 빛을 관측한다”며 “각 천체를 구성하는 물질의 종류와 온도에 따라 다양한 파장이 나오기 때문에, 이처럼 여러 파장의 빛을 관측, 중첩하는 연구가 필수적”이라고 밝혔다.
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지난 8월 15일 NASA가 공개한 찬드라 X-레이 우주망원경. [AP=연합뉴스] |
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