별헤는 사람들 9월호 홍승수 박사 자료

1. 우리은하는 어떻게 생겼을까?
연세대학교 천문우주학과 은하진화연구센터
홍승수

2. (~ formation)
(~ shape)

3. (galaxy structure)
우리은하가 어떻게 생겼는지?
↕
(galaxy formation)
우리은하가 어떻게 생겼는지!
(~ formation)
(~ shape)
Interesting..!

4. 1. 은하?

5. 생명 우주
Credit: SDSS
Q. 생명체의 기본 단위? Q. 우주구조의 기본 단위?
Credit: BrainKart.com

6. 생명 우주
Credit: SDSS
Q. 생명체의 기본 단위? Q. 우주구조의 기본 단위?
Credit: BrainKart.com

7. 세포 은하
Credit: BrainKart.com
Credit: NASA/HST

8. 세포 은하
Q. 세포는 무엇으로 구성? Q. 은하는 무엇으로 구성?
Credit: BrainKart.com
Credit: NASA/HST

9. 세포핵
(세포소기관)
별
(행성, 가스, 먼지, ...)
Credit: UK Schmidt Telescope at AAO

10. 세포핵
(세포소기관)
Q. 자세한 (유전)정보? Q. 자세한 정보?
별
(행성, 가스, 먼지, ...)
Credit: UK Schmidt Telescope at AAO

11. DNA 스펙트럼
Credit: NOAO/AURA/NSF

12. DNA 스펙트럼
à 생명체의 수많은 유전정보!
à 별의 온도, 크기, 원소함량,
운동속도, 자전속도, 자기장, ⋯
Credit: NOAO/AURA/NSF

13. 별빛으로부터 얻은 정보
(스펙트럼) 를 바탕으로
은하의 형성과 진화에
대해 연구하는 사람

14. 2. 별들도 세대가 나뉜다

15. 인간 사회 별 사회(?)
- 나이
- 일하는 성향
- 디지털기기 친숙도
- ...
- 별의 나이
- 별의 운동학적 특성
- 별의 화학적 특성
- ...
Credit: NASA/HST

16. 인간 사회 별 사회(?)
- 나이
- 일하는 성향
- 디지털기기 친숙도
- ...
- 별의 나이
- 별의 운동학적 특성
- 별의 화학적 특성
- ...
MZ세대 (종족 I)
- 나이가 어림
- 주로 은하 원반을 따라 운동
- 중원소함량이 풍부함
Credit: NASA/HST

17. 인간 사회 별 사회(?)
- 나이
- 일하는 성향
- 디지털기기 친숙도
- ...
- 별의 나이
- 별의 운동학적 특성
- 별의 화학적 특성
- ...
X세대 (종족 II)
- 나이가 많음
- 무작위로 운동
- 중원소함량이 낮음
Credit: NASA/HST

18. 인간 사회 별 사회(?)
Q. 6.25 한국전쟁때의 얘기를
생생하게 듣고 싶다면?
Q. 은하가 만들어지던 시기에 무슨
일들이 있었는지 알고 싶다면?
Credit: NASA/HST

19. 마을 회관 구상성단
à 어르신들이 많이 계신 시골 마을회관으로! à은하 내에서 가장 나이가 많은 천체 중
하나인 구상성단을 연구!
Credit: NASA/HST
Credit: MBC 무한도전 (‘너의 이름은’ 편)

20. Credit: MBC 무한도전 (‘너의 이름은’ 편)
마을 회관 구상성단
à 비슷한 세대 안에서도 세대가 나뉜다..!! à구상성단 별들 사이에서도 세대가
나뉜다..!! (a.k.a. 다중항성종족)
(48년생) 나 때는
말이야...
(빠른53년생)
네 언니...
Credit: NASA/HST

21. Credit: MBC 무한도전 (‘너의 이름은’ 편)
마을 회관 구상성단
- 전쟁 이전에 태어난 세대
- 전쟁 이후에 태어난 세대
- 먼저 태어난 1세대 종족
- 나중에 태어난 2세대 이후 종족
(48년생) 나 때는
말이야...
(빠른53년생)
네 언니...
Credit: NASA/HST
Credit: Johnson et al. 2019

22. Credit: MBC 무한도전 (‘너의 이름은’ 편)
마을 회관 구상성단
à 전쟁을 겪으신 분들에게만 있는 특징?! à 구상성단 2세대 종족에서만 보이는 특징?!
(48년생) 나 때는
말이야...
(빠른53년생)
네 언니...
Credit: NASA/HST
Credit: Johnson et al. 2019

23. Credit: MBC 무한도전 (‘너의 이름은’ 편)
마을 회관 구상성단
à (예를 들어) 손등의 상처 à 특정원소 (e.g., Na) 함량은 증가되어 있고,
특정원소 (e.g., O) 함량은 감소되어 있다!
(48년생) 나 때는
말이야...
(빠른53년생)
네 언니...
Credit: NASA/HST
Credit: Johnson et al. 2019

24. 길을 가다 우연히
- 나이가 많으시고
- 애국심이 매우 강하시고
- 디지털기기를 어려워하시고
- 손등에 상처가 있으신
분을 만난다면?
à 이 어르신은 6.25 전쟁을 겪은 분일
확률이 높겠구나!

25. 길을 가다 우연히
- 나이가 많으시고
- 애국심이 매우 강하시고
- 디지털기기를 어려워하시고
- 손등에 상처가 있으신
분을 만난다면?
à 이 어르신은 6.25 전쟁을 겪은 분일
확률이 높겠구나!
은하 내 별들 중
- 나이가 많고
- 무작위적인 운동모습을 보이고
- Na 함량은 증가되어 있고
- O 함량은 감소되어 있는
별을 발견한다면?
à 이 별은 구상성단에서 왔을
확률이 높겠구나!
à 은하 형성에 대해 연구할 수
있는 좋은 도구!

26. 3. From Stars to Galaxies

27. 구
상
성
단
별의 색깔
별의
밝기
구
상
성
단
à 붉은색
푸른색 ß
à
밝다
어둡다
ß

28. 색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
별의 색깔
별의
밝기
구
상
성
단
구
상
성
단
à 붉은색
푸른색 ß
à
밝다
어둡다
ß

29. 지문 색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
별의 색깔
별의
밝기
구
상
성
단
à 붉은색
푸른색 ß
à
밝다
어둡다
ß
à 본인 인증 정보
à 성단의 정보!
(나이, 중원소함량,
거리, ...)

30. 지문 색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
별의 색깔
별의
밝기
구
상
성
단
주계열 단계
(Main-Sequence)
적색거성 단계
(Red Giant Branch)
수평계열 단계
(Horizontal Branch)
à 붉은색
푸른색 ß
à
밝다
어둡다
ß

31. 지문 색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
별의 색깔
별의
밝기
구
상
성
단
à 붉은색
푸른색 ß
Red Clump
(RC)
à
밝다
어둡다
ß

32. 안드로메다 은하
(credit: Torben Hansen)
색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
우
리
은
하
중
앙
팽
대
부

33. 안드로메다 은하
(credit: Torben Hansen)
색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
은하 중앙팽대부
(Bulge)
우
리
은
하
중
앙
팽
대
부

34. 안드로메다 은하
(credit: Torben Hansen)
여름철 밤하늘 은하수
(credit: Serge Brunier)
색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
은하 중앙팽대부
(Bulge)
우리은하 중앙팽대부의 모습
(Galactic Bulge)
우
리
은
하
중
앙
팽
대
부

35. 여름철 밤하늘 은하수
(credit: Serge Brunier)
우리은하 중앙팽대부의 모습
(Galactic Bulge)
색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
별의 색깔
별의
밝기
우
리
은
하
중
앙
팽
대
부
개수
à 붉은색
푸른색 ß
à
밝다
어둡다
ß

36. 지문 색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
별의 색깔
별의
밝기
우
리
은
하
중
앙
팽
대
부
개수
à 붉은색
푸른색 ß
à
밝다
어둡다
ß

37. 색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
별의 색깔
별의
밝기
우
리
은
하
중
앙
팽
대
부
개수
à 붉은색
푸른색 ß
à
밝다
어둡다
ß
Double
Red Clump
현상
à Why?

38. 색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
별의 색깔
별의
밝기
우
리
은
하
중
앙
팽
대
부
개수
à 붉은색
푸른색 ß
à
밝다
어둡다
ß
시나리오 1
• 실제로는 비슷한 밝기의 별들
이지만, 서로 다른 거리에 위치
하여 다른 밝기로 관측된다
같은 종족!

39. 색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
별의 색깔
별의
밝기
우
리
은
하
중
앙
팽
대
부
개수
à 붉은색
푸른색 ß
à
밝다
어둡다
ß
시나리오 1
• 실제로는 비슷한 밝기의 별들
이지만, 서로 다른 거리에 위치
하여 다른 밝기로 관측된다
NGC 4710: An extreme case of X-shaped bulge
Image credit: NASA, ESA, and P. Goudfrooij (STScI)
같은 종족!

40. 색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
별의 색깔
별의
밝기
우
리
은
하
중
앙
팽
대
부
개수
à 붉은색
푸른색 ß
à
밝다
어둡다
ß
시나리오 1
NGC 4710: An extreme case of X-shaped bulge
Bright RC
Faint RC
Image credit: NASA, ESA, and P. Goudfrooij (STScI)
• 실제로는 비슷한 밝기의 별들
이지만, 서로 다른 거리에 위치
하여 다른 밝기로 관측된다
같은 종족!

41. 색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
별의 색깔
별의
밝기
우
리
은
하
중
앙
팽
대
부
개수
à 붉은색
푸른색 ß
à
밝다
어둡다
ß
시나리오 2
• 비슷한 거리에 위치한 별들이지만
실제 밝기가 다르기 때문에 관측
되는 밝기도 다르다!

42. 색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
별의 색깔
별의
밝기
우
리
은
하
중
앙
팽
대
부
개수
à 붉은색
푸른색 ß
à
밝다
어둡다
ß
시나리오 2
• 비슷한 거리에 위치한 별들이지만
실제 밝기가 다르기 때문에 관측
되는 밝기도 다르다!
à 확실히 구분되는 서로 다른 종족
(세대) 별들이 섞여 있다!!
à 마치 구상성단처럼!!!
X 세대 별들
(1세대 종족)
MZ 세대 별들
(2세대 종족)

43. 색-등급도
(Color-Magnitude
Diagram)
별의 색깔
별의
밝기
우
리
은
하
중
앙
팽
대
부
개수
à 붉은색
푸른색 ß
à
밝다
어둡다
ß
시나리오 2
• 비슷한 거리에 위치한 별들이지만
실제 밝기가 다르기 때문에 관측
되는 밝기도 다르다!
à 원래는 구상성단에 속해있던 별들이 아
닐까?
à 여러 개의 구상성단들이 깨지고 뒤섞이면
서 중앙팽대부가 만들어진게 아닐까?
à 맞다면, 두 그룹 사이에 원소함량 차이가
날 것!!!
X 세대 별들
(1세대 종족)
MZ 세대 별들
(2세대 종족)

44. 시나리오 1
(2010 ~ )
• 어떻게 생겼는가 (형성) ?
à 은하 원반 (또는 막대구조) 이
느린 속도로 부풀며 형성
• 어떻게 생겼는가 (모양) ?
à 네모난, 또는 X 모양
시나리오 2
(2015 ~ )
• 어떻게 생겼는가 (형성) ?
à 여러 개의 구상성단들이 와장창
와해되고 섞이며 형성
• 어떻게 생겼는가 (모양) ?
à 둥그스름한 타원체
vs.

45. 여름철 밤하늘 은하수
(credit: Serge Brunier)
우리은하 중앙팽대부의 모습
(Galactic Bulge)
원소함량!

46. 여름철 밤하늘 은하수
(credit: Serge Brunier)
우리은하 중앙팽대부의 모습
(Galactic Bulge)
원소함량!
원소함량 차이 측정!

47. 4. 지금까지의 결론?!

50. 2.96𝝈 수준의 차이
(꽤나 유의미한 차이)
0.19𝝈 수준의 차이
(유의미한 차이 없음)

51. • 서로 다른 기원을 갖는 구조가 섞여 있는 것으로 보인다.
à“Composite bulge”
• 앞으로 해야 할 일: 어느 쪽이 얼마나 더 우세한가?
시나리오 1 시나리오 2