왜 거대한 초은하 평면은 주로 단일 유형의 은하계로 채워져 있습니까? 이 오랜 천문학적 미스터리가 마침내 풀릴 수 있습니다.우리 우주의 집인 은하수는 국부 은하 초은하단(Local Galaxy Supercluster)으로 알려진 광활한 땅에 위치하고 있습니다. 이 거대한 구조에는 수많은 거대 은하단과 수많은 개별 은하가 포함되어 있습니다. 초은하단은 팬케이크 모양의 구성이 특징이며 너비가 거의 10억 광년에 달하므로 초은하 평면이라는 이름이 붙었습니다.
우주의 대부분의 은하계는 두 가지 범주로 분류됩니다. 첫 번째는 주로 오래된 별들로 구성되어 있고 종종 극도로 거대한 중앙 블랙홀을 포함하는 타원 은하계입니다. 두 번째는 은하수와 유사한 나선형 구조를 가진 활동적인 별 형성 원반 은하입니다. 이 두 가지 유형의 은하는 국부초은하에도 존재하지만 초은하 평면은 밝은 타원은하로 채워져 있는 반면 밝은 원반은하는 눈에 띄게 부족합니다.
사람들은 1960년대부터 우리 우주에 이러한 이상한 은하 분리가 존재한다는 사실을 알고 있었으며, 이는 유명한 우주학자이자 2019년 노벨상 수상자인 짐 피블스(Jim Peebles)가 최근 편집한 "우주 변칙" 목록에 눈에 띄게 등장합니다.
이제 헬싱키 대학 천체물리학자인 틸 사왈라(Till Sawala)와 피터 요한슨(Peter Johansson)이 이끄는 국제팀이 그 이유를 찾은 것 같습니다. Nature Astronomy에 게재된 기사에서 그들은 초은하 평면 내부와 외부의 서로 다른 환경으로 인해 타원 은하와 원반 은하의 다양한 분포가 자연적으로 어떻게 발생하는지 보여줍니다.
"초은하 평면의 밀집된 은하단에서는 은하들이 자주 상호 작용하고 병합하여 타원 은하를 형성하고 초대질량 블랙홀이 성장합니다. 이와 대조적으로 초은하 평면에서 멀리 떨어져 있는 은하들은 상대적으로 고립된 환경에서 진화할 수 있으며 이는 나선 구조를 유지하는 데 도움이 됩니다."라고 Tiel-Zavala는 말했습니다.
연구팀은 작업에서 초기 우주부터 138억년 전 현재까지 우주의 진화를 추적하는 SIBELIUS(Simulation Beyond the Local Universe) 시뮬레이션을 활용했습니다. 이는 영국의 슈퍼컴퓨터와 핀란드의 CSCMahti 슈퍼컴퓨터에서 실행됩니다.
대부분의 유사한 시뮬레이션은 우주의 무작위 조각을 고려하므로 관측과 직접 비교할 수는 없지만 SIBELIUS 시뮬레이션은 로컬 초은하단을 포함하여 관측된 구조를 정확하게 재현하는 것을 목표로 합니다. 최종 시뮬레이션 결과는 놀랍게도 관찰 결과와 일치했습니다.
Till Sawala는 "지난 12월 우연히 Jim Peebles를 기념하는 심포지엄에 참석하도록 초대받았는데, 그곳에서 그는 이 문제를 소개했습니다. 저는 우리가 답을 포함할 수 있는 시뮬레이션을 완성했다는 것을 깨달았습니다."라고 말했습니다. "우리의 연구는 알려진 은하 진화 메커니즘이 이 독특한 우주 환경에서도 작동한다는 것을 보여줍니다."
물리학과 옆에는 헬싱키 대학교 쿤프라 캠퍼스에 국부 초은하단의 은하 분포를 보여주는 대형 동상이 있습니다. 이 동상은 20년 전 새로운 연구의 공동 저자인 영국 우주학자 카를로스 프렌크(Carlos Frenk)에 의해 개관되었습니다. "
프렌크는 새로운 결과에 대해 “국소 초은하단의 은하 분포는 정말 놀랍다. 그러나 이는 예외가 아니다. 우리의 결과는 우리의 암흑 물질 표준 모델이 우주에서 가장 놀라운 구조를 생성할 수 있다는 것을 보여준다”고 말했다.
참고: "국부 초은하단에 있는 타원 은하와 원반 은하의 다른 분포는 ΛCDM의 예측입니다." Till Sawala, Carlos Frenk, Jens Jasche, Peter H. Johansson 및 Guilhem Lavaux가 공동 저술한 내용, 2023년 11월 20일, "자연 - 천문학".
DOI:10.1038/s41550-023-02130-6
컴파일된 소스: ScitechDaily