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[질문]은하계의 질량 과 길이
2000-03-20
-
분야
천체물리/우주론
-
조회수
6119
저는 숭실대학교 물리학과에 다니는 학생입니다.
제가 질문들이고 싶은것은 은하계의 질량과 길이(반경)를 측정한 값이 있는데
(책에 나와있는데)
이것을 측정한 방법을 알고싶습니다. 꼭 빠른 시간에 답변주시면 감사하겠습니다.
복잡하면 간단한 방법과 그런 자료를 찾을 수 있는 사이트 주소라도 알려주시면
감사하겠습니다.
고맙습니다.
제가 질문들이고 싶은것은 은하계의 질량과 길이(반경)를 측정한 값이 있는데
(책에 나와있는데)
이것을 측정한 방법을 알고싶습니다. 꼭 빠른 시간에 답변주시면 감사하겠습니다.
복잡하면 간단한 방법과 그런 자료를 찾을 수 있는 사이트 주소라도 알려주시면
감사하겠습니다.
고맙습니다.
- 제목Re: [질문]은하계의 질량 과 길이
- 분류천체물리/우주론
- 작성일2000-03-20 00:00:00
- 작성자guest
안경수 wrote:
> 저는 숭실대학교 물리학과에 다니는 학생입니다.
>
> 제가 질문들이고 싶은것은 은하계의 질량과 길이(반경)를 측정한 값이 있는데
> (책에 나와있는데)
>
> 이것을 측정한 방법을 알고싶습니다. 꼭 빠른 시간에 답변주시면 감사하겠습니다.
>
> 복잡하면 간단한 방법과 그런 자료를 찾을 수 있는 사이트 주소라도 알려주시면
>
> 감사하겠습니다.
>
> 고맙습니다.
먼저 은하계의 크기를 측정하는 방법은 우리 은하의 별과 구상성단의 분포로 부터 구하는 방법이 있습니다. 이 방법으로 우리 은하의 대략적인 모양과 크기를 추정할 수 있습니다. 간단해 보이지만 상당히 어려운 작업이지요. 개개 별의 밝기와 지구로 부터의 거리를 알아야 합니다. 또 한가지 방법은 중성수소로 부터 나오는 21 cm를 이용하여 중성수소의 분포를 구하는 방법이 있습니다. 이 두 가지 방법으로 부터 추정된 우리 은하의 모습과 크기를 구합니다.
예를 들면 우리가 숲속에 있다고 가정할때 숲 전체의 모양을 추정하려면 주위에 있는 나무들의 분포와 그 크기, 거리등을 알 필요가 있을 겁니다. 우리 은하의 모습을 추정하는 방법은 이와 매우 유사합니다. 숲에서 보면 나무 (별)사이로 더 먼 곳에 있는 숲 (성단)이 보이고, 언듯언듯 먼 곳의 산 (은하)과 그 산에 속한 숲 (성단), 나무 (별)들이 보일 겁니다.
두 번째, 은하계의 질량을 구하는 방법은 은하계의 회전운동으로 부터 질량을 구합니다. 은하계의 회전은 도플러 효과를 이용합니다. 우선 21 cm 의 중성수소 전파 관측으로 부터 지구로 부터 성운의 시선속도를 구합니다. 그 다음 우리 은하의 중심거리에 따른 회전 속도의 변화 (회전속도 곡선)를 구합니다.
이때 우리 태양계의 운동을 알아야 각 성운들의 회전 속도를 구할 수 있는데, 우리 태양계의 운동은 태양계 주위의 별의 운동 (시선속도와 접선속도)을 면밀히 관측하여 통계적으로 우리 태양계의 운동을 추정하게 됩니다. 시선속도는 분광관측에 의 도플러 효과를 이용하여 측정하고, 접선속도는 별의 고유운동으로부터 측정합니다. 태양의 우리 은하에서의 위치는 우리은하의 모양과 크기를 결정하는 방법에서 결정됩니다.
또 한가지 회전속도곡선을 얻는 방법은 성운 중에 방출성운 (산광성운, 발광성운)을 분광관측하여 스펙트럼선을 도플러 효과를 이용하여 시선속도를 측정하는 방법이 있습니다. 역시 거리가 필요합니다.
이렇게 회전속도곡선이 구해지면 그 회전속도 곡선에 맞는 질량모델을 만들어 전체질량 혹은 질량 분포를 알 수 있습니다. 예전에 우리은하의 간단한 질량 모델이 태양근처까지는 강체운동을하고 태양보다 밖은 케플러 운동을 하는 것으로 생각하였습니다. 이런 경우 질량은 케플러의 운동방정식으로 부터 주기 (태양의 은하계 공전 주기, 2억 5천만년)과 태양-은하계 중심 거리 (약 3만광년)가 주어지므로 대략적인 질량을 구할 수 있습니다. 그러나 우리 은하계의 회전속도 곡선은 이보다 더욱 복잡한 형태를 보이는 것으로 알려져 있습니다.
참고로
외부은하의 경우에는 경험법칙을 쓰게 되는데 나선은하의 경우 툴리-휘셔 관계식을 이용합니다. 타원은하의 경우에는 중심에서의 속도분산-광도 관계식을 이용합니다. 유명한 툴리-휘셔 관계식은 경험적으로 얻어진 식으로 속도곡선에서 최대 회적속도와 질량과의 관계를 나타난 식입니다.
참고서적으로는 천문학 전공학생들의 교과서인 '일반천문학'과 '천문학 강요', 은하계 교과서인
Galactic Astronomy (J. Binney & M. Merrifield 1998, 3rd ed., Princeton University Press, Princeton, New Jersy, ISBN 0-691-00402-1)을 참고하시기 바랍니다.
> 저는 숭실대학교 물리학과에 다니는 학생입니다.
>
> 제가 질문들이고 싶은것은 은하계의 질량과 길이(반경)를 측정한 값이 있는데
> (책에 나와있는데)
>
> 이것을 측정한 방법을 알고싶습니다. 꼭 빠른 시간에 답변주시면 감사하겠습니다.
>
> 복잡하면 간단한 방법과 그런 자료를 찾을 수 있는 사이트 주소라도 알려주시면
>
> 감사하겠습니다.
>
> 고맙습니다.
먼저 은하계의 크기를 측정하는 방법은 우리 은하의 별과 구상성단의 분포로 부터 구하는 방법이 있습니다. 이 방법으로 우리 은하의 대략적인 모양과 크기를 추정할 수 있습니다. 간단해 보이지만 상당히 어려운 작업이지요. 개개 별의 밝기와 지구로 부터의 거리를 알아야 합니다. 또 한가지 방법은 중성수소로 부터 나오는 21 cm를 이용하여 중성수소의 분포를 구하는 방법이 있습니다. 이 두 가지 방법으로 부터 추정된 우리 은하의 모습과 크기를 구합니다.
예를 들면 우리가 숲속에 있다고 가정할때 숲 전체의 모양을 추정하려면 주위에 있는 나무들의 분포와 그 크기, 거리등을 알 필요가 있을 겁니다. 우리 은하의 모습을 추정하는 방법은 이와 매우 유사합니다. 숲에서 보면 나무 (별)사이로 더 먼 곳에 있는 숲 (성단)이 보이고, 언듯언듯 먼 곳의 산 (은하)과 그 산에 속한 숲 (성단), 나무 (별)들이 보일 겁니다.
두 번째, 은하계의 질량을 구하는 방법은 은하계의 회전운동으로 부터 질량을 구합니다. 은하계의 회전은 도플러 효과를 이용합니다. 우선 21 cm 의 중성수소 전파 관측으로 부터 지구로 부터 성운의 시선속도를 구합니다. 그 다음 우리 은하의 중심거리에 따른 회전 속도의 변화 (회전속도 곡선)를 구합니다.
이때 우리 태양계의 운동을 알아야 각 성운들의 회전 속도를 구할 수 있는데, 우리 태양계의 운동은 태양계 주위의 별의 운동 (시선속도와 접선속도)을 면밀히 관측하여 통계적으로 우리 태양계의 운동을 추정하게 됩니다. 시선속도는 분광관측에 의 도플러 효과를 이용하여 측정하고, 접선속도는 별의 고유운동으로부터 측정합니다. 태양의 우리 은하에서의 위치는 우리은하의 모양과 크기를 결정하는 방법에서 결정됩니다.
또 한가지 회전속도곡선을 얻는 방법은 성운 중에 방출성운 (산광성운, 발광성운)을 분광관측하여 스펙트럼선을 도플러 효과를 이용하여 시선속도를 측정하는 방법이 있습니다. 역시 거리가 필요합니다.
이렇게 회전속도곡선이 구해지면 그 회전속도 곡선에 맞는 질량모델을 만들어 전체질량 혹은 질량 분포를 알 수 있습니다. 예전에 우리은하의 간단한 질량 모델이 태양근처까지는 강체운동을하고 태양보다 밖은 케플러 운동을 하는 것으로 생각하였습니다. 이런 경우 질량은 케플러의 운동방정식으로 부터 주기 (태양의 은하계 공전 주기, 2억 5천만년)과 태양-은하계 중심 거리 (약 3만광년)가 주어지므로 대략적인 질량을 구할 수 있습니다. 그러나 우리 은하계의 회전속도 곡선은 이보다 더욱 복잡한 형태를 보이는 것으로 알려져 있습니다.
참고로
외부은하의 경우에는 경험법칙을 쓰게 되는데 나선은하의 경우 툴리-휘셔 관계식을 이용합니다. 타원은하의 경우에는 중심에서의 속도분산-광도 관계식을 이용합니다. 유명한 툴리-휘셔 관계식은 경험적으로 얻어진 식으로 속도곡선에서 최대 회적속도와 질량과의 관계를 나타난 식입니다.
참고서적으로는 천문학 전공학생들의 교과서인 '일반천문학'과 '천문학 강요', 은하계 교과서인
Galactic Astronomy (J. Binney & M. Merrifield 1998, 3rd ed., Princeton University Press, Princeton, New Jersy, ISBN 0-691-00402-1)을 참고하시기 바랍니다.