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작성일 : 15-12-06 10:19
[외계] 중력렌즈가 만든 고양이의 미소
 글쓴이 : 다잇글힘
조회 : 7,683  





지구로부터 46억광년 떨어진 곳에 있는 체셔 고양이 은하군

은하군은 대략 50여개 수준의 은하로 이루어진 군집으로 그안에서도 화석은하군으로 분류되는데 은하군내의 거의 모든 은하들이 서로 합쳐서 고양이의 눈에 해당하는 두개의 타원은하만이 남아 있는 상태로 두 은하에 종속된 수준의 작은 왜소은하는 존재한다고함. 이 두은하도 서로 먼미래에 합쳐질 예정. 

위 이미지는 찬드라 엑스레이 관측선과 허블우주망원경의 이미지를 합친 것으로 핑크색에 해당하는 영역은 x선을 방출하는 거대한 가스 및 먼지들임.

얼굴윤곽과 입에 해당하는 부분은 사실은 이 은하군 뒷편의 은하들이 암흑물질로 인한 중력렌즈 효과로 호를 그리며 휘어져서 발생하는 효과임. 
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오비슨 15-12-07 16:41
   








"중력렌즈 효과" 를 소재로 한 SF 만화가 생각나서 올려봅니다.
SF만화의 거장 호시노 유키노부의 2001 SPACE FANTASIA 3권에 수록된
[노래하던 새들도 지금은 사라지고: Where Late the Sweet Birds Sang] 에피소드 中.

인류가 심우주로 진출하여 적합한 환경의 행성이나 위성을 찾아 식민지를 건설하는 미래.
그 식민지 위성들 중의 하나인 아오루나스 콜로니가 중력렌즈 효과로 멸망해 가는 장면입니다.
     
다잇글힘 15-12-07 23:35
   
쌍성계에 속해있는 행성이라고 하니 생각나는 정보가 하나가 있네요.

‘다섯 쌍둥이 항성’ 첫 발견
http://www.hani.co.kr/arti/science/science_general/699656.html

그래도 이 녀석에 비해서는 한참 양반이네요. 저 쌍성계는 ㅋㅋ

물론 쌍성계안에 행성들이 존재할 수는 있습니다만 보통 삼체계의 경우는 그것도 2체가 굉장히 큰 질량을 가지고 있을 경우 나머지 1체가 안정적인 궤도를 가지려면 음...

예전에 설명한적 있는 그림을 하나 올려보면
http://frigg.physastro.mnsu.edu/~eskridge/astr225/lagrange.png

이 경우엔 태양이 워낙 질량이 커서 태양을 중심으로한 동심원 안 (행성과 기타 소행성들)과 지구를 중심으로한 동심원들의 안 (위성)에서는 안정적인 궤도를 그릴 수 있는데 쌍성계에서는 아래 그림을 살펴보면 알 수 있듯이

https://i.ytimg.com/vi/9egS9fE4nPI/hqdefault.jpg

둘다 질량이 크기 때문에 어느 한쪽 항성에 묵여있으려면 해당 항성에 굉장히 가까이서 돌거나 두 항성이 굉장히 멀리 떨어져서 돌아야 합니다.

근데 만화에서 10000년에 한번 수준의 두항성의 근일점에서 합이 이루어진다고 해서 추론을 해봤는데 이심률이 큰 궤도를 그리는걸 감안해서 b항성과 a항성의 근일점에서 b항성 바깥쪽에서 합이 이루어지려면 b항성의 공전주기가 720년이라고 했으니 대략 13.89년 정도 모아라는 행성의 b항성을 중심으로한 공전주기가 계산이 되는군요.(모아,a,b항성이 같은 평면에서 존재한다고 가정했습니다. 다른 평면일 경우엔 ㅋㅋ)  만약 행성 모아에서 b항성의 밝기가 태양정도의 밝기여서 골디락스존에 위치한다고 가정하면 b항성은 태양보다 큰 녀석이라는 얘긴데 음.... 그렇다면 더군다나 행성 모아는 b항성에 가까이 존재하는 녀석이 아닙니다. 보다 자세하게 계산할수는 있는데 일단 귀찮네요. 종이에 공식옮겨다 쓰기 귀찬아서.  일단 b항성 가까이 있는 녀석이 아니므로 안정적인 궤도를 가질수 있을지 의문입니다. ㅋㅋ

사실 그것보다 더 중요한건 아무리 큰 항성이라도 저런 수준의 중력렌즈 효과를 보려면 ㅋㅋ
https://en.wikipedia.org/wiki/Tests_of_general_relativity#Gravitational_lensing
여기 보시면 지구와 태양사이의 수직방향으로 대략 4밀리아크세컨드 즉 360만분의 4도 정도의 편향이 존재한다고 합니다.
따라서 태양의 반지름이 695500킬로미터이므로 태양으로부터 초점까지의 거리는 1조2519억 킬로미터라는 계산이 나옵니다. 지구에서 태양까지의 거리가 1억 5천만 킬로미터이니 au로 환산하면 8346au(이부분은 계산수정했음) 이건뭐 오르트구름이 위치하는 곳에서 한점으로 모이겠군요. 저 b라는 항성이 태양보다 질량이 크다고 하더라도 결국은 생명체가 존재하는 항성이라면 주계열성이어야 하므로 기껏해야 거기서 거기입니다. 게다가 a항성에서 b항성까지의 거리에 제곱반비례하는 입체각의 일부만이 b항성을 지나가기 때문에 그리 광도가 크지는 않을것 같네요
          
오비슨 15-12-08 01:27
   
3개·2개 쌍성들로 이루어진 다섯 항성계!! 
게다가 그중에 별 2개는 접촉 쌍성이라니 상상이 잘 안가네요. @@
1년 내내 볼 수 있는 큰곰자리에 저런 천체시스템이 숨어있었군요.
혹시나 저 시스템에 속한 어딘가에서 태양 5개가 떠있는 장관을 볼 수 있을지도...

위에 올린 만화는 1980년대 중반에 발표된 것이고, 저는 90년대 초에 읽었어요.
당시 읽으면서 중력렌즈 효과라는 걸 처음 알게 되었는데,
호기심에 대학 도서관에서 관련 자료를 찾아보기도 했었죠.

다잇글힘님의 계산과 추론에 동의합니다. (수고에 감사드려요)
공전주기 720년의 웅장한 쌍성계에 속한 행성과 위성, 거기에 작가의 상상력을 더한 것이라서
과학적으로 엄밀히 따져들어가면 헛점이 있을 수밖에 없을 겁니다.
에피소드 후반부에 보면 합이 지나간 후에 깊은 동굴 대피소에 숨어있던 한 쌍의 소년, 소녀가 살아남아서 아오루나스 위성의 유이한 생존자들이 되죠. ^^

위 작품을 처음 읽은지 24년이 흐른 뒤에,
가생이에서 다잇글힘님의 댓글로 또 다시 지적호기심에 불이 붙게 될줄은 몰랐습니다.
이것도 일종의 증폭 효과일까요. 인간의 지식과 호기심이라는 중력에 의한 ㅎㅎ
               
다잇글힘 15-12-08 22:04
   
저는 님이 올린 만화를 보고 리딕시리즈의 크로니클이랑 피치블랙이 생각이 나더군요.
크로니클에서는 태양이 뜨면서 지표면이 불덩이세상으로 변하는 감옥행성이 피치블랙에서는 22년에 한번씩 찾아오는 토성같이 생긴 행성에 의한 식 현상때 나타나는 지하세계 어둠속에 숨어있다 지상으로 쏟아져 나온 수많은 에일리언 떼들이 나오죠.
 
 
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