NGC 7793, 평온한 은하 속 숨겨진 뜨거운 가스층 포착

지구에서 약 1220만 광년 떨어진 조용한 나선은하 NGC 7793. 오랫동안 별과 먼지를 품은 평범한 은하로 알려졌던 이곳에서, 천문학자들이 예상 밖의 구조를 찾아냈다. 최근 위성 X선 관측을 통해, 은하 바깥을 둘러싼 고온의 가스층이 존재한다는 사실이 확인된 것이다.

최근 중국의 천문학자들은 인근 나선은하인 NGC 7793의 외곽을 감싸고 있는 뜨거운 가스층(헤일로)을 X선 관측을 통해 정밀 분석했다. 이번 연구는 러시아의 스펙트르-RG 우주망원경과 미국의 찬드라 X선 우주망원경 데이터를 바탕으로 진행됐으며, 은하 주변 환경의 역동적인 변화를 이해하는 데 중요한 실마리를 제공한다.

NGC 7793은 조각가자리 은하군에 속한 비막형 나선은하로, 지구에서 약 1,220만 광년 떨어져 있다. 지름은 약 3만 광년, 별의 총질량은 태양의 32억 배에 달하며, 이 은하는 조각가 은하군 내에서 NGC 253 다음으로 높은 밝기를 가진 은하로 알려져 있다. 그동안 NGC 7793은 여러 파장에서 관측돼 왔지만, 은하 외곽을 감싸는 고온 가스층의 존재는 상대적으로 연구가 부족한 영역으로 남아 있었다.

이 미지의 영역을 밝히기 위해 난징대학교의 린 허 박사 연구팀은 스펙트르 RG와 찬드라 X선 우주망원경의 데이터를 활용해 본격적인 관측에 나섰고, 그 결과가 최근 사전 논문 공개 사이트인 arXiv에 게재됐다.

NGC 7793, X선이 밝혀낸 은하 바깥의 뜨거운 흔적

연구팀은 NGC 7793의 은하 원반 위아래 양쪽에서 고온의 X선 방출을 확인했다. 이 방출은 eROSITA 망원경에서 0.4~2.3 keV, 찬드라 망원경에서 0.5~2.0 keV 에너지 범위에서 관측되었으며, 은하를 둘러싸는 형태로 고르게 분포돼 있었다. 이는 NGC 7793이 뜨거운 가스로 이루어진 헤일로 구조를 지니고 있음을 보여주는 명확한 증거다.

이러한 구조는 주로 초신성 폭발이나 별의 복사 압력 같은 ‘별의 피드백’ 작용을 통해 형성되는 것으로 알려져 있다. 특히 NGC 7793처럼 비교적 질량이 작은 나선은하에서는 이 같은 피드백이 은하 주변 환경에 큰 영향을 끼친다.

또한 연구진은 은하 중심에서 바깥 방향으로 이어지는 방사형 밝기 분포(radial profile)에서 특이한 하강 구간을 발견했다. 이 현상은 중성수소에 의한 X선 흡수로는 설명되지 않으며, 내부에 거품처럼 형성된 구조가 있거나, 혹은 조각가 은하군 내 불균일한 물질 분포가 영향을 미쳤을 가능성이 제기됐다.

별의 탄생이 만든 열의 흔적

관측된 고온 가스는 약 0.18 keV, 즉 약 210만 도의 온도를 가지고 있으며, 그 질량은 태양의 약 1천만 배로 추정된다. 이 가스층은 은하 중심으로부터 약 1만 9,500광년 거리까지 퍼져 있으며, X선 밝기는 약 1.3 × 10³⁹ erg/s에 달한다.

연구진은 이처럼 대규모의 고온 가스가 존재한다는 사실이 지속적인 별 생성 활동이 현재도 진행 중임을 보여주는 중요한 증거라고 분석했다. 별이 태어나고 죽는 과정에서 방출되는 에너지가 은하 외곽까지 영향을 미치며, 이러한 고온 가스층을 끊임없이 공급하는 것이다.

연구팀은 이번 연구를 바탕으로, 향후 더 정밀한 탐사를 통해 NGC 7793의 뜨거운 주변 환경(circumgalactic medium)을 분석할 필요가 있다고 밝혔다. 이를 위해서는 차세대 X선 관측 장비인 HUBS(Hot Universe Baryon Surveyor)와 같은 고감도 장비의 활용이 기대된다.

손동민 기자/ hello@sciencewave.kr

더 많은 정보: Lin He et al, Probing the Hot Gaseous Halo of the Low-mass Disk Galaxy NGC 7793 with eROSITA and Chandra, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2503.10087

자료: arXiv