Home APOD 페르세우스 은하단에서 관측된 예상치 못한 엑스선 (Unexpected X-Rays from Perseus Galaxy Cluster)

페르세우스 은하단에서 관측된 예상치 못한 엑스선 (Unexpected X-Rays from Perseus Galaxy Cluster)

APOD

2018년 1월 2일

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Image Credit: X-ray: NASA/CXO/Oxford University/J. Conlon et al.; Radio: NRAO/AUI/NSF/Univ. of Montreal/Gendron-Marsolais et al.; Optical: NASA/ESA/IoA/A. Fabian et al.; DSS

왜 페르세우스 은하단이 특히 엑스선에서 아주 밝게 빛나는 것일까? 아무도 모른다. 하지만 가장 그럴 듯한 가설 중 하나는 이 엑스선으로 암흑 물질을 파악할 수 있는 힌트를 얻을 수 있다고 생각한다. 이 은하단의 외부만 관측하더라도 이 수상한 3.5 킬로 일렉트론볼트 (KeV) 칼라 사진의 중심은 아주 밝게 빛나고 있다는 것을 볼 수 있지만 반면 중심의 초거대 질량 블랙홀을 바로 에워싸고 있는 중심부는 3.5 KeV 세기가 약하다. 아직 논란의 여지가 있는 — 한가지 가능성으로 그 답은 지금까지 본 적 없는 현상인 개화 암흑 물질 (FDM)에서 찾고 있다. 입자 암흑 물질의 일종으로 이는 3.5 KeV의 엑스선 복사를 흡수할 수 있을 것이다. 만약 FDM 가설이 맞다면, 이 빛을 흡수한 후, 다시 은하단 전역에 이 엑스선을 방출하며, 방출선을 형성할 수 있다. 하지만 중심의 블랙홀을 에워싸고 있는 지역을 겹쳐서 바라보면 FDM의 흡수는 더 명확해질 것이며 흡수선을 형성할 것이다. 사진에 담긴 위의 페르세우스 은하단의 영상은 지구 궤도를 돌고 있는 찬드라 망원경으로 관측한 엑스선을 푸르게 그리고 가시광과 전파를 붉게 표시해서 만든 것이다.

Explanation: Why does the Perseus galaxy cluster shine so strangely in one specific color of X-rays? No one is sure, but a much-debated hypothesis holds that these X-rays are a clue to the long-sought identity of dark matter. At the center of this mystery is a 3.5 Kilo-electronvolt (KeV) X-ray color that appears to glow excessively only when regions well outside the cluster center are observed, whereas the area directly surrounding a likely central supermassive black hole is actually deficient in 3.5 KeV X-rays. One proposed resolution — quite controversial — is that something never seen before might be present: florescent dark matter (FDM). This form of particle dark matter might be able to absorb 3.5 KeV X-radiation. If operating, FDM, after absorption, might later emit these X-rays from all over the cluster, creating an emission line. However, when seen superposed in front of the central region surrounding the black hole, FDM’s absorption would be more prominent, creating an absorption line. Pictured, a composite image of the Perseus galaxy cluster shows visible and radio light in red, and X-ray light from the Earth-orbiting Chandra Observatory in blue.