| 초록 |
□ 연구개요 은하에서 일어나는 별 형성은 은하의 역학적, 구조적, 화학적 진화에 커다란 영향을 미칠 뿐만 아니라, 현대 천문학의 화두 중의 하나인 은하의 형성 문제에도 실마리를 제공한다. 별 탄생에 대한 현재까지의 연구결과는 별 탄생의 되먹임(feedback)이 별 형성률, 성간물질의 물리적 특성, 나아가 은하 형성 등을 결정짓는 데 매우 중요한 역할을 함을 시사한다. 은하 형성에 대한 대부분의 대규모 수치계산은 별 형성 되먹임의 효과를 포함하였지만, 낮은 계산 분해능 때문에 관련된 물리 현상을 준격자(sub-grid) 수준에서 준해석적(semi-analytic) 방법으로 처리할 수 밖에 없었다. 본 연구에서는 은하 전체를 통째로 다루는 광역모형(global model)을 사용하는 대신, 나선팔 영역과 중심핵 영역을 따로 떼어 내어 계산하는 국부모형(local model)을 채택한 후, 되먹임에 대한 현존하는 최고 방법으로 평가받는 TIGRESS 알고리즘을 이용하여 자기유체역학 수치 실험을 수행한다. 아울러 은하 중심으로 기체를 공급하는 막대 형성에 대한 광역 수치 실험도 병행한다. 이와 같은 수치 실험을 이용하여 (1) 별 형성률에 대한 Kennicutt-Schmidt 법칙의 물리적 배경, (2) 별 형성 성간운에서 복사의 탈출 비율, (3) 막대/나선팔의 형성과 막대은하의 별형성, (4) 막대 은하 핵고리의 별 형성을 연구한다. □ 연구 목표대비 연구결과 3년간 수행한 연구를 주제별로 나누면 다음과 같다. (1) TIGRESS 모듈을 이용한 나선팔 영역의 별 형성 연구 (90% 달성) - 자기장이 포함된 국부 나선팔 영역의 중분해능 수치실험 수행하여 성간운의 특성, 나선팔 하부 구조물, 자기장 분포 등을 조사 (미달성 10%는 Kennicutt-Schmidt 법칙의 분해능 효과에 관한 것이며 향후 과제에서 연구할 예정) (2) 젊은 별이 방출하는 복사의 HII 영역 탈출율 측정 (3) 막대/나선팔과 별 형성 연구 (100% 달성) - N-체 수치실험을 이용하여 처녀자리 은하단에 위치한 원반은하에서 나선팔과 막대 형성 연구 - 3차원 SPH 수치실험을 이용하여 기체를 포함한 원반 은하의 막대 형성과 막대가 핵고리와 별 형성에 미치는 영향 연구 (4) TIGRESS 모듈을 이용한 핵고리 별 형성 연구 (100% 달성) - 3차원 기체역학 수치실험을 이용하여 핵고리로의 질량 유입율이 별 형성률에 미치는 영향 연구. (5) 우리 은하의 핵주변원반(circumnuclear disk; CND)의 구조 연구 (연구 계획서에 포함되지 않은 연구) - CND와 안쪽 영역의 필라멘트 구조, 고밀도 성간운의 조석 파괴에 대한 안정성 분석 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 은하의 별 형성 및 되먹임에 대한 3차원 수치실험 결과는 현대 천문학의 가장 중요한 문제 중의 하나인 은하의 형성 이론의 발전에도 기여할 수 있는 매우 큰 파급력을 가지고 있다. 본 연구에서 얻은 기체의 밀도, 속도, 별 형성률과 같은 물리량의 공간적인 분포는 최근 활발하게 진행되고 있는 외부 은하에 대한 PAWS, PHANGS, HERACLES, EMPIRE 탐사 등의 관측 결과를 이론적으로 해석하는 데 유용하게 사용될 것이다. 특히, PHANGS(Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS) 탐사는 74개의 외부은하를 ALMA 밀리미터/서브밀리미터 대역의 간섭계와 VLT를 이용하여 관측함으로서 기체와 별 형성이 은하의 구조와 진화에 미치는 영향을 조사하는 탐사이다. 본 연구 결과는 이러한 관측 자료를 설명하는데 사용될 수 있다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
