은하군 충돌로 분리되는 암흑물질 첫 포착

작은 은하군끼리 충돌해 생긴 ‘총알 은하군’에서 고온의 가스와 암흑물질이 분리하는 모습이 관측됐다. 질량이 큰 은하단 외에 이런 현상이 나타난 것은 처음이다.

유럽우주기구(ESA) XMM-뉴턴우주망원경의 데이터로 합성한 이 이미지는 지구로부터 바다뱀자리 방향으로 약 40억 광년 떨어진 ‘총알 은하군’의 모습이다. 분홍색은 X선으로 관측한 은하 사이의 고온 가스. 파란색은 암흑물질의 분포를 나타낸 것으로, 이는 직접 관측할 수 없으므로 배경이 되는 천체의 빛이 일그러져 보이는 ‘중력렌즈 효과’를 통해 측정한 것이다.

천문학자들은 이 총알 은하군이 2개의 은하군이 충돌한 것으로 보고 있다. 좌우 2개로 나뉜 파란색 부분 중 오른쪽이 화면 왼쪽 아래에서 오른쪽 방향으로 이동해 ‘총알처럼’ 부딪쳐온 은하군으로 예측되고 있다. 두 은하군에서 각각의 은하와 암흑물질 분포는 거의 그대로 유지하지만, 고온의 가스는 전자기 상호작용으로 뒤섞여 하나의 큰 덩어리가 됐다.

이런 고온 가스와 암흑물질의 분리는 용골자리의 ‘총알 은하단’ 등 소수의 질량 큰 은하단을 통해 알려졌었지만, 바다뱀자리 총알 은하군과 같은 작은 천체에서는 최초로 관측된 것이다.

수십 개의 은하가 모인 은하군은 수백~수천 개의 은하가 모인 질량이 큰 은하단보다 훨씬 많이 존재한다.

천문학자들은 총알 은하군과 같은 천체를 표본으로 암흑물질과 일반물질과의 상호작용을 조사하면 암흑물질이 우주 전체에서 어떤 역할을 하고 있는지를 새로운 관점에서 살펴볼 수 있으리라고 말하고 있다.

사진=ESA/XMM-Newton

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr