허블, 비대칭 나선은하 NGC 4654 포착…'램 압력'과 '조석 상호작용'이 만든 한쪽 팔

NGC 4654, 왜 한쪽 팔만 보일까?

NGC 4654은 처녀자리 방향으로 지구로부터 약 7200만 광년 떨어진 곳에 위치한 '중간 나선은하(intermediate spiral galaxy)'입니다 . '중간 나선은하'란 막대나선은하와 막대없는나선은하의 특성을 모두 지니고 있으며, 중심에 약한 막대 구조를 가진 은하를 말합니다 .

이 은하의 가장 눈에 띄는 특징은 단연 그 비대칭성입니다. NASA의 2026년 7월 24일자 보도자료에 따르면, NGC 4654은 한쪽은 둥글고 뚜렷하게 정의된 가장자리를 가지고 있는 반면, 반대쪽에서는 길게 늘어진 가스 꼬리가 허블의 시야 밖까지 뻗어나가 마치 '한쪽 팔만 있는 나선'처럼 보입니다 .

은하의 모양을 뒤틀어버린 두 가지 과정

1. 램 압력 제거(ram-pressure stripping) — NGC 4654이 처녀자리 은하단의 뜨겁고 희박한 은하단 내부 매질(intracluster medium)을 시속 수백만 킬로미터의 속도로 통과하면서, 은하 내부의 가스가 압력에 의해 밀려나가고 벗겨집니다. 이 과정이 은하 한쪽에 길다란 가스 꼬리를 만들어냅니다 . 이는 붐비는 처녀자리 은하단 환경에서 많은 은하들이 겪는 공통된 현상입니다 .

2. 중력 조석 상호작용(gravitational tidal interaction) — NGC 4654은 과거에 이웃한 무거운 은하인 NGC 4639와 빠르게 근접 조우(close encounter)한 적이 있습니다 . 이 조우로 인한 중력적 상호작용이 은하의 별과 가스 분포를 왜곡시켜 비대칭적으로 물질을 끌어당겼습니다 .

중요한 점은, 이 두 과정 중 어느 하나만으로는 NGC 4654의 완전한 비대칭성을 설명할 수 없다는 것입니다. 2006년 발표된 연구는 VLA의 깊은 H I(중성수소) 관측과 역학 모델을 비교한 결과, 조석 상호작용과 램 압력을 결합한 모델만이 관측 데이터를 재현할 수 있다고 결론지었습니다 . 수치 시뮬레이션 역시 이를 뒷받침하고 있습니다.

허블과 지상 관측 데이터가 밝히는 별 탄생의 비밀

2026년 7월 이미지를 구성하는 데 사용된 데이터는 허블의 관측 프로그램의 일환으로 수집되었습니다. 이 프로그램은 근처 은하들의 별 형성 및 항성 피드백 순환을 연구하는 것을 목표로 하며, 허블의 자외선 및 가시광선 능력을 활용하여 어린 별 개체군과 이온화된 가스를 추적합니다 .

NGC 4654에 대한 보완적인 다파장 연구들은 VLA의 전파 연속체 및 H I 관측, 그리고 ALMA와 허셜 우주망원경(Herschel Space Observatory)의 원적외선 및 서브밀리미터 데이터를 사용하여 분자 가스, 원자 수소, 그리고 광학 원반 바깥쪽 가장자리 근처의 압축된 가스 영역을 지도화했습니다 .

2021년 천문학 및 천체물리학(Astronomy & Astrophysics) 저널에 발표된 연구는 NGC 4654을 거의 측면에서 발생하는 램 압력 제거와 NGC 4639와의 조석 상호작용을 동시에 겪고 있는 은하로 분석했습니다 . 이 연구는 IRAM 30m 망원경의 HERA CO(2−1) 데이터를 사용하여 성간 물질의 물리적 조건을 연구한 결과, 광학 원반 바깥쪽 가장자리 근처에서 강하게 압축된 가스 영역을 발견했으며, H I 표면 밀도가 표준 값인 10−15 M⊙ pc−2를 크게 초과하는 것을 확인했습니다 . 연구는 툼레(Q) 매개변수가 약 0.8이고 속도 분산 증가(∆vdisp)가 약 5 km s−1일 때 관측된 별 형성을 동시에 재현할 수 있다고 결론지었습니다 .

허블의 광시야 행성 카메라 2(WFPC2)와 고급 조사 카메라(ACS)의 추가 아카이브 데이터는 은하의 성단과 이중 핵 연구에 사용되기도 했습니다 .

이러한 데이터 세트를 종합하면 연구자들은 은하의 비대칭적 가스 분포 및 역학에서부터 별 형성의 위치와 비율에 이르기까지 직접적인 인과 관계를 추적할 수 있습니다. 즉, 두 과정의 가스 압축이 새로운 별의 탄생을 촉발하는 위치와 가스 제거가 별 형성을 중단시키는 위치를 정확히 파악할 수 있는 것입니다 . NGC 4654의 북서쪽 지역은 가스가 압축되어 분자 가스 비율이 낮음에도 불구하고 더 높은 별 형성 효율을 보이는데, 이는 은하단 내부 매질의 압력으로 인해 금속 함량이 낮은 가스가 유입되면서 별 형성이 촉진될 수 있음을 시사합니다 .