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제임스웹 우주망원경(JWST)의 초기 관측에서 빅뱅(Big Bang) 이후 6억 년밖에 안 된 시점에 이미 은하 내 별의 총질량이 태양의 100억~1천억 배나 될 정도로 발달한 거대은하 6개가 발견됐습니다.
지금까지는 우주 생성 초기에는 작은 은하가 먼저 생겼고 시간이 지나면서 서로 합쳐져 거대 은하로 발전했다고 생각했지만 초기 거대은하 존재가 후속 연구에서 사실로 입증되면 우주론을 새로 쓸 수밖에 없을 것으로 보입니다.
호주 스윈번공대 이보 라베 교수가 이끄는 국제 연구진은 23일 학술지 '네이처'(Nature)에 제임스웹 망원경이 지난해 6월 공개한 첫 관측 자료에서 빅뱅으로 우주가 탄생한 뒤 5억~7억 년쯤 지난 시기의 우주에서 거대은하로 추정되는 천체 6개를 발견했다고 밝혔습니다.
또 발견된 천체 중 가장 큰 것은 별 질량이 태양의 1천억 배나 되는 것으로 추정된다고 덧붙였습니다.
138억 년 전 빅뱅(Big Bang·우주대폭발) 이후 5억~7억 년은 현재 우주 나이의 3%에 불과했던 시기입니다.
연구진은 발견된 은하들은 우주 초기인 점을 고려할 때 별 질량이 기존 우주론을 기반으로 과학자들이 예상해온 것보다 훨씬 크다며 이는 초기 은하 형성과정에 대한 기존 이론을 수정할 필요가 있음을 시사하는 것이라고 설명했습니다.
연구진은 작은 은하에서부터 시작해 점차 큰 은하로 진화해갔다는 기존 우주론을 뒤엎을 수 있다는 뜻에서 이 은하들에 '우주 파괴자'(Universe Breakers)라는 비공식 명칭을 부여했습니다.
공동연구자인 미국 펜실베이니아주립대 조엘 레자 교수는 "이 시기에서는 작고 어린 은하만 발견될 것으로 예상했으나 현재의 우리은하처럼 성숙한 거대 은하들이 발견됐다"며 "이는 과학자들이 우주 초기의 은하 기원에 대해 알고 있는 것을 완전히 뒤집는 것"이라고 말했습니다.
제임스 웹은 미국과 유럽, 캐나다가 25년간 13조 원을 들여 개발한 사상 최대 크기의 우주 망원경입니다.
2021년 크리스마스에 우주로 발사돼 지난해 1월 지구에서 150만㎞ 떨어진 관측 지점에 도착해 지난해 7월부터 본격적인 우주 관측에 나섰습니다.
이번 발견은 지난해 7월 공개된 첫 번째 관측 데이터의 후속 분석을 통해 이뤄졌습니다.
연구진은 제임스웹 망원경의 관측 자료 중 빅뱅 후 7억5천만 년에 해당하는 적색편이(z=6.5, z=9.1) 영역에서 거대은하를 탐색, 적색편이 z=7.5와 z=9.1 영역에서 질량이 태양의 100억~1천억 배에 달하는 거대은하 6개를 발견했습니다.
태양 질량의 1천억 배 정도 되는 거대은하들은 빅뱅 후 10억 년가량 지난 시점인 적색편이(z)~6에서 발견됐지만 이보다 앞선 시기에서는 거대은하를 발견하기 어려운 것으로 알려져 있습니다.
적색편이는 관측자에게서 멀어지는 천체가 방출하는 빛의 파장이 도플러효과에 의해 스펙트럼의 붉은 색 쪽으로 이동하는 현상으로, 별이나 은하가 우주 팽창으로 인해 점점 멀어지고 있다는 증거이며 천체의 나이를 측정하는 데 사용됩니다.
적색편이가 클수록, 즉 더 붉은색을 띨수록 천체가 관측자로부터 더 멀리에서 멀어지는 것이며 그만큼 오래된 천체라는 것을 뜻합니다.
반대로 관측자 쪽으로 다가오는 천체의 빛은 파장이 파란색 쪽으로 이동하는 청색편이 현상을 보이게 됩니다.
이들 은하의 질량은 기존 이론에서 예상된 값보다 훨씬 큰 것으로, 이것이 후속 연구에서 검증되면 우주 초기에 은하들이 지금까지 생각했던 것보다 훨씬 빠르게 거대은하로 성장했음을 보여주는 증거가 될 것이라고 연구진은 설명했습니다.
레자 교수는 "우리는 무엇을 발견하게 될지 모르는 상태에서 아주 초기의 우주를 처음으로 봤고 그 과정에서 예상치 못한 것을 발견했다"며 "이 발견은 우리가 알고 있는 우주 초기 은하 형성 과정에 대해 의문을 제기한다"고 말했습니다.
이어 "빅뱅 후 6억 년 밖에 안된 때에 이런 거대은하가 있다는 것은 기존 우주론 모델과 맞지 않는다"며 "이를 설명하려면 우주론 모델을 바꾸거나 우주 초기에 작은 별과 먼지로 이루어진 구름이 점진적으로 큰 은하로 성장했다는 기존 은하 형성 이론을 수정해야 할 것"이라고 덧붙였습니다.
연구진은 이번에 발견한 천체가 은하가 아니고 초거대 블랙홀일 가능성도 있다고 단서를 달았습니다.
하지만 천체의 질량은 이 시기 우주에서 가능하다고 본 규모보다 100배나 크다고 연구진은 밝혔습니다.
연구진은 관측 결과를 해석하는 과정에서 실수했을 가능성도 염두에 두고 검토를 거듭했지만 아직은 실수를 찾지 못했다고 덧붙였습니다.
YTN 임수근 (sglim@ytn.co.kr)
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지금까지는 우주 생성 초기에는 작은 은하가 먼저 생겼고 시간이 지나면서 서로 합쳐져 거대 은하로 발전했다고 생각했지만 초기 거대은하 존재가 후속 연구에서 사실로 입증되면 우주론을 새로 쓸 수밖에 없을 것으로 보입니다.
호주 스윈번공대 이보 라베 교수가 이끄는 국제 연구진은 23일 학술지 '네이처'(Nature)에 제임스웹 망원경이 지난해 6월 공개한 첫 관측 자료에서 빅뱅으로 우주가 탄생한 뒤 5억~7억 년쯤 지난 시기의 우주에서 거대은하로 추정되는 천체 6개를 발견했다고 밝혔습니다.
또 발견된 천체 중 가장 큰 것은 별 질량이 태양의 1천억 배나 되는 것으로 추정된다고 덧붙였습니다.
138억 년 전 빅뱅(Big Bang·우주대폭발) 이후 5억~7억 년은 현재 우주 나이의 3%에 불과했던 시기입니다.
연구진은 발견된 은하들은 우주 초기인 점을 고려할 때 별 질량이 기존 우주론을 기반으로 과학자들이 예상해온 것보다 훨씬 크다며 이는 초기 은하 형성과정에 대한 기존 이론을 수정할 필요가 있음을 시사하는 것이라고 설명했습니다.
연구진은 작은 은하에서부터 시작해 점차 큰 은하로 진화해갔다는 기존 우주론을 뒤엎을 수 있다는 뜻에서 이 은하들에 '우주 파괴자'(Universe Breakers)라는 비공식 명칭을 부여했습니다.
공동연구자인 미국 펜실베이니아주립대 조엘 레자 교수는 "이 시기에서는 작고 어린 은하만 발견될 것으로 예상했으나 현재의 우리은하처럼 성숙한 거대 은하들이 발견됐다"며 "이는 과학자들이 우주 초기의 은하 기원에 대해 알고 있는 것을 완전히 뒤집는 것"이라고 말했습니다.
제임스 웹은 미국과 유럽, 캐나다가 25년간 13조 원을 들여 개발한 사상 최대 크기의 우주 망원경입니다.
2021년 크리스마스에 우주로 발사돼 지난해 1월 지구에서 150만㎞ 떨어진 관측 지점에 도착해 지난해 7월부터 본격적인 우주 관측에 나섰습니다.
이번 발견은 지난해 7월 공개된 첫 번째 관측 데이터의 후속 분석을 통해 이뤄졌습니다.
연구진은 제임스웹 망원경의 관측 자료 중 빅뱅 후 7억5천만 년에 해당하는 적색편이(z=6.5, z=9.1) 영역에서 거대은하를 탐색, 적색편이 z=7.5와 z=9.1 영역에서 질량이 태양의 100억~1천억 배에 달하는 거대은하 6개를 발견했습니다.
태양 질량의 1천억 배 정도 되는 거대은하들은 빅뱅 후 10억 년가량 지난 시점인 적색편이(z)~6에서 발견됐지만 이보다 앞선 시기에서는 거대은하를 발견하기 어려운 것으로 알려져 있습니다.
적색편이는 관측자에게서 멀어지는 천체가 방출하는 빛의 파장이 도플러효과에 의해 스펙트럼의 붉은 색 쪽으로 이동하는 현상으로, 별이나 은하가 우주 팽창으로 인해 점점 멀어지고 있다는 증거이며 천체의 나이를 측정하는 데 사용됩니다.
적색편이가 클수록, 즉 더 붉은색을 띨수록 천체가 관측자로부터 더 멀리에서 멀어지는 것이며 그만큼 오래된 천체라는 것을 뜻합니다.
반대로 관측자 쪽으로 다가오는 천체의 빛은 파장이 파란색 쪽으로 이동하는 청색편이 현상을 보이게 됩니다.
이들 은하의 질량은 기존 이론에서 예상된 값보다 훨씬 큰 것으로, 이것이 후속 연구에서 검증되면 우주 초기에 은하들이 지금까지 생각했던 것보다 훨씬 빠르게 거대은하로 성장했음을 보여주는 증거가 될 것이라고 연구진은 설명했습니다.
레자 교수는 "우리는 무엇을 발견하게 될지 모르는 상태에서 아주 초기의 우주를 처음으로 봤고 그 과정에서 예상치 못한 것을 발견했다"며 "이 발견은 우리가 알고 있는 우주 초기 은하 형성 과정에 대해 의문을 제기한다"고 말했습니다.
이어 "빅뱅 후 6억 년 밖에 안된 때에 이런 거대은하가 있다는 것은 기존 우주론 모델과 맞지 않는다"며 "이를 설명하려면 우주론 모델을 바꾸거나 우주 초기에 작은 별과 먼지로 이루어진 구름이 점진적으로 큰 은하로 성장했다는 기존 은하 형성 이론을 수정해야 할 것"이라고 덧붙였습니다.
연구진은 이번에 발견한 천체가 은하가 아니고 초거대 블랙홀일 가능성도 있다고 단서를 달았습니다.
하지만 천체의 질량은 이 시기 우주에서 가능하다고 본 규모보다 100배나 크다고 연구진은 밝혔습니다.
연구진은 관측 결과를 해석하는 과정에서 실수했을 가능성도 염두에 두고 검토를 거듭했지만 아직은 실수를 찾지 못했다고 덧붙였습니다.
YTN 임수근 (sglim@ytn.co.kr)
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