초은하좌표계

초은하좌표계(Supergalactic coordinate system)는 우리 은하를 포함하는 초은하단에 대한 기준틀이다. 이 좌표계는 초은하면을 정의하는데 사용되는 거의 한 평면에 위치하는 은하단의 집합을 기준으로 한다.

지구로부터 < 50 Mly 떨어진 은하와 은하단을 초은하면에 표시한 그림

초은하면은 우리 은하의 은하면과 사이 각도가 84.5°로 거의 수직에 가깝다. 지구에서 보았을 때 초은하면은 하늘을 가로지르는 하나의 대원을 따라 이어지며 다음 별자리를 지나간다.

• 카시오페이아자리 (은하면에 위치)
• 기린자리
• 큰곰자리
• 머리털자리 (은하 북극 근처에 위치)
• 처녀자리
• 센타우루스자리
• 컴퍼스자리 (은하면에 위치)
• 남쪽삼각형자리
• 공작자리
• 인디언자리
• 두루미자리
• 조각가자리 (은하 남극 근처에 위치)
• 고래자리
• 물고기자리
• 안드로메다자리
• 페르세우스자리

역사

1950년대, 천문학자 제라르 드보쿨뢰르는 1932년에 발행된 은하 목록인 샤플리-에임스 카탈로그(Shapley-Ames Catalog)를 바탕으로 우리 은하 주변에 존재하는 평면과 가까운 처녀자리 초은하단을 인식했다. 이 근처 은하들을 3차원에 배치했을 때 이 은하들이 거의 한 평면 위에 놓여있다는 것을 알아내었다. 이와 비슷하게 윌리엄 허셜도 과거에 성운들의 평면상 분포를 관찰해 기록한 바가 있다. 베라 루빈 또한 1950년대에 초은하면을 확인하였지만 이 데이터를 출판하지 않았다.^[1] 여러 은하들이 형성하고 있는 이 초은하면은 1976년에 드보쿨뢰르가 개발한 초은하좌표계의 적도를 정의하는 데 사용되었다. 이후 수십 년 간 더 많은 관측 자료를 바탕으로 드보쿨뢰르와 루빈이 제안했던 초은하면의 존재가 입증되게 되었다.

드보쿨뢰르의 초은하좌표계를 기반으로 한 최근의 여러 관측 조사^[2]에서는 다양한 은하단들이 초은하면에 대해 어떤 위치에 있는가를 알아내었다. 처녀자리 은하단, 직각자자리 은하단(거대 인력체를 포함), 머리털자리 은하단, 페르세우스자리-물고기자리 초은하단, 바다뱀자리 은하단, 센타우루스 은하단, 물고기자리-고래자리 초은하단, 섀플리 초은하단이 초은하면에 가까운 것으로 관측되었다.

정의

초은하좌표계는 초은하면을 적도로 하는 구면좌표계이다.

초은하위도는 보통 SGB로, 초은하 경도는 SGL로 줄여서 표기하는데, 이는 은하좌표계에서 이는 은하좌표계에서 위도와 경도를 각각 b와 l로 나타내는 방식과 유사하다.

초은하면 황도면을 보여주는 그림

• 기준점(${\displaystyle {\text{SGL}}=0^{\circ }}$, ${\displaystyle {\text{SGB}}=0^{\circ }}$)^[3]은 카시오페이아 자리(${\displaystyle l_{x}=137.37^{\circ }}$, ${\displaystyle b_{x}=0^{\circ }}$)에 위치한다. 이 기준점은 초은하면과 은하면이 교차하는 지점에 위치하도록 편의상 설정된 것이다. J2000 적도좌표계로는 대략 RA = 2.82^h, Dec = +59.5°이다.
• 이 좌표계의 원점은 지구와 일치하는데 이는 초은하면이 지구에서 관측되는 은하들의 분포를 기준으로 정의된 면이기 때문이다.
• 초은하북극(${\displaystyle {\text{SGB}}=90^{\circ }}$)은 허큘리스자리의 은하 좌표(${\displaystyle l_{z}=47.37^{\circ }}$, ${\displaystyle b_{z}=+6.32^{\circ }}$)에 위치하며, J2000 적도좌표계로는 대략 RA = 18.9 ^h, Dec = +15.7°이다.

초은하좌표계의 직교 좌표 ${\displaystyle {\begin{bmatrix}x\\y\\z\end{bmatrix}}_{\text{superg}}}$를 은하좌표계의 직교 좌표 ${\displaystyle {\begin{bmatrix}x\\y\\z\end{bmatrix}}_{\text{gal}}}$로 변환하는 행렬은 다음과 같다.

${\displaystyle {\begin{bmatrix}x\\y\\z\end{bmatrix}}_{\text{gal}}={\begin{bmatrix}\cos l_{x}\cos b_{x}&\sin l_{z}\cos b_{z}\sin b_{x}-\sin b_{z}\sin l_{x}\cos b_{x}&\cos l_{z}\cos b_{z}\\\sin l_{x}\cos b_{x}&\sin b_{z}\cos l_{x}\cos b_{x}-\cos l_{z}\cos b_{z}\sin b_{x}&\sin l_{z}\cos b_{z}\\\sin b_{x}&\cos b_{z}\cos b_{x}\sin \left(l_{x}-l_{z}\right)&\sin b_{z}\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}x\\y\\z\end{bmatrix}}_{\text{superg}}}$

초은하면와 은하면

왼쪽 열은 초은하좌표계의 원점이 은하좌표계에서는 어떤 방향을 가리키는지를 나타내는 상이며 오른쪽 열은 초은하좌표계의 북극(${\displaystyle {\text{SGB}}=90^{\circ }}$)이 은하좌표계에서 어떤 방향에 위치하는지를 나타내는 상이다. 가운데 열은 이 두 방향 벡터의 벡터곱으로 계산되어, 전체가 오른손 법칙을 만족하도록 해준다.

위의 데카르트 좌표계를 사용하면 점을 (SGX, SGY, SGZ)형태의 좌표로 쓸 수 있다. 이 좌표계에서 z축은 초은하북극(${\displaystyle {\text{SGB}}=90^{\circ }}$)을, x축은 기준점(${\displaystyle {\text{SGL}}=0^{\circ }}$, ${\displaystyle {\text{SGB}}=0^{\circ }}$)을, y축은 두 축 모두에 수직인 (${\displaystyle {\text{SGL}}=90^{\circ }}$, ${\displaystyle {\text{SGB}}=0^{\circ }}$)을 기리킨다.

같이 보기

• 좌표계
• 천구좌표계
• 은하좌표계