처녀자리 초은하단(Virgo Supercluster)은 처녀자리 은하단과 우리 은하 및 안드로메다 은하를 포함하는 국부 은하군이 속한 거대한 은하 집중 영역이다. 영어 명칭으로는 Virgo Supercluster, 국부 초은하단(Local Supercluster, LSC) 또는 처녀자리 SCl로도 불린다.
개요
처녀자리 초은하단은 적어도 100개의 은하군과 은하단이 포함된 초은하단으로, 그 직경은 약 33 메가파섹(약 1억 1,000만 광년)에 달한다. 이 초은하단은 관측 가능한 우주에 존재하는 수백만 개의 초은하단들 중 하나이며, 2014년 발표된 연구에 따르면 처녀자리 초은하단은 그보다 더 큰 라니아케아 초은하단(Laniakea Supercluster)의 일부로서, 거대 인력체(Great Attractor)를 중심으로 하는 라니아케아 초은하단의 외곽 영역에 위치하는 것으로 밝혀졌다.
관측 및 연구 역사
1863년, 윌리엄 허셜과 존 허셜이 발표한 대규모 성운 목록에서 은하 북극 근처, 즉 처녀자리 영역에 성운들이 집중적으로 밀집해 있다는 사실이 처음 확인되었다. 1950년대에 프랑스계 미국 천문학자 제라르 앙리 드 보클레르(Gérard Henri de Vaucouleurs)는 이 과잉 영역이 대규모 은하 구조에 해당한다고 처음 주장하였으며, 1953년에는 '국부 초은하(Local Supergalaxy)', 1958년에는 '국부 초은하단(Local Supercluster)'이라는 용어를 제안하였다. 1960~1970년대에는 이 구조가 실제로 존재하는 하나의 은하 집단인지, 우연에 의한 배열인지에 관한 논쟁이 있었으나, 1970년대 말에서 1980년대 초에 걸친 대규모 적색편이 조사를 통해 초은하면(Supergalactic Plane)을 따라 은하들이 평면적으로 집중 분포하고 있음이 확인되어 실제 구조임이 입증되었다.
구조
R. 브렌트 툴리(R. Brent Tully)의 1982년 연구에 따르면, 처녀자리 초은하단은 두 가지 구성 요소로 이루어져 있다. 하나는 초은하단 내 밝은 은하의 약 3분의 2를 포함하는 평탄한 원반 구조이며, 다른 하나는 나머지 밝은 은하들을 포함하는 거의 구형의 헤일로(Halo)이다. 원반의 두께는 약 1 메가파섹이고 장축과 단축의 비는 최소 6:1에서 최대 9:1에 이르는 타원형이다. 국부 은하군은 화로자리 은하단에서 처녀자리 은하단까지 뻗어 있는 작은 필라멘트 구조의 외곽에 위치해 있다.
은하 분포
처녀자리 초은하단 내 은하의 개수 밀도는 처녀자리 은하단 근처의 중심으로부터 거리의 제곱에 따라 감소한다. 밝은 은하(절대등급 -13등급 이상)는 사냥개자리 구름, 처녀자리 은하단, 처녀자리 II, 사자자리 II, 처녀자리 III, 크레이터, 사자자리 I, 작은 사자자리, 용자리, 공기펌프자리, NGC 5643 등 총 11개의 구름에 집중되어 있으며, 전체 밝은 은하의 98%가 이들 구름에서 발견된다.
질량과 암흑물질
처녀자리 초은하단의 총 질량은 태양 질량의 약 10^15배(약 1000조 배)이며, 총 광도는 태양 광도의 약 3×10^12배(약 3조 배)로 추정된다. 이는 질량 대 빛의 비가 약 300(태양 기준)에 해당하는 값으로, 다른 초은하단의 관측 결과와 일치한다. 이러한 높은 질량 대 빛의 비는 암흑물질의 존재를 뒷받침하는 주요 근거 중 하나이다.
대규모 운동
1980년대 후반부터 국부 은하군을 포함한 처녀자리 초은하단 내 모든 물질이 적어도 50 메가파섹 거리에 있는 직각자리 은하단(에이벨 3627) 방향으로 약 600km/s의 속력으로 이동하고 있음이 관측되었다. 이 현상의 원인에 대해서는 '거대 인력체(Great Attractor)'라는 가설이 제기되었으나, 현재까지 그 정확한 원인에 대한 완전한 이해는 확립되지 않았다.
