Gemini/GNIRS를 이용한 우리 은하 중앙분자구름대의 붉은 천체 관측

Abstract

본 연구에서는 고분해능의 Gemini/GNIRS를 활용하여 우리 은하 중심부(Galactic Center, GC)의 중앙분자구름대(Central Molecular Zone; CMZ) 내 붉은 천체를 근적외선 영역에서 분광 관측하였다. 우리 은하는 나선 은하 중심부 연구에 있어 가장 가깝고 높은 해상도의 관측을 제공하는 대상이지만, 동시에 중심 방향의 많은 광원과 먼지구름의 영향으로 관측에 어려움이 따른다. 그 가운데 근적외선 영역은 상대적으로 소광(extinction)의 영향이 적어 어두운 천체까지 관측할 수 있다는 점, 그리고 이전까지의 은하 중심부 연구 대부분이 전파 영역 관측에 한정되었다는 점에서 고해상도의 근적외선 관측은 그 자체로 큰 의미를 가진다. An et al. (2011)은 은하 중심부의 환경과 별 생성의 추적자로서 젊은 항성체(Young Stellar Object; YSO)를 탐색하였고, 15.4㎛ 흡수대 결과를 바탕으로 젊은 항성체 후보군을 선별하였다. 본 연구에서는 An et al. (2011)의 중적외선 관측 목록 중 젊은 항성체 후보군 2개와 비교군 3개 천체를 대상으로 Gemini/GNIRS 분광 관측을 진행하였다. Gemini/GNIRS는 구경 8.1m의 대형 망원경으로 세계 최고 수준의 집광력과 분해능을 자랑하기 때문에 우리 은하와 같은 여러 광원이 밀집된 환경의 흡수대 분석에 용이하다. 아울러 우리 은하 중심부는 강한 소광의 영향으로 젊은 항성체 뿐 아니라 적색 거성 또한 측광 영상에서 붉게 나타날 수 있다. 따라서 본 연구에서는 분광 자료를 통해 젊은 항성체와 적색 거성의 특징적인 흡수대를 분석하고 천체의 진화 단계를 구분하였다. 그 결과 대부분의 천체에서 적색 거성의 특징인 CO 가스 흡수대가 강하게 나타났으며, 동시에 일부 천체에서는 젊은 항성체의 특징인 CH3OH 얼음 흡수대가 함께 나타났다. 거성의 특징을 보이는 천체들 중 일부에서만 이러한 젊은 항성체의 흡수대가 나타났다는 것은 이 천체들이 젊은 항성체의 외피층 뒤 배경별로 존재하는 거성임을 의미하며, CH3OH 얼음이 젊은 항성체를 중심으로 국지적으로 분포함을 유추할 수 있다. 본 연구에서는 우리 은하 중심부의 CH3OH 얼음과 ‘CO2 shoulder’의 함량 비를 은하 원반의 값과 비교하여 우리 은하 중심부의 특별한 화학조성을 확인하였다.;In this study, we present the results of high-resolution near-infrared spectroscopic observations for 5 red point-like sources in the Central Molecular Zone(CMZ) using GNIRS at Gemini North. The CMZ contains the largest reservoir of molecular gas and is the most active star-forming region in the Milky Way Galaxy. In order to study the properties of interstellar ices in the CMZ, we followed up 5 red point-like infrared objects using Gemini/GNIRS, which covers both K and L-band. Near-infrared observations are of great significance in that the near-IR region can be observed to dark objects due to relatively small extinction effects, and it includes the characteristic absorption bands of young stellar object(YSO) and red giants. We selected our sample among sources in An et al. (2011), which shows distinctly redder infrared colors than the majority of the sources. From mid-IR spectroscopic observations using the Spitzer Space Telescope, strong indications of a YSO were also revealed in two of the sources. Our sample objects trace heavy layers of interstellar clouds in the CMZ, and therefore can provide useful constraints on the chemical composition of interstellar ices in this unique star-forming environment. As a result, 2.3㎛ CO band-head absorptions, a characteristic of the red giant, and strong 3.0㎛ absorption from H2O ice appeared in most of sample targets. Considering the detection of 3.54㎛ absorption from CH3OH ice in 3 objects, most of our sample objects are likely the giants behind extended envelopes of a YSO of a dense cloud core in each line of sight.