[아하! 우주] 제임스웹 망원경이 찾았다…초기 우주 막대 나선은하 발견

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수정 2023-01-16 09:43

입력 2023-01-16 09:43

110억 광년 떨어진 EGS23205은하의 허블 우주 망원경 사진 (왼쪽)과 제임스 웹 우주 망원경 사진 (오른쪽). 사진=NASA/CEERS/University of Texas at Austin

제임스 웹 우주망원경은 관측을 시작한 지 1년도 되지 않아 과학계를 떠들썩하게 만든 관측 결과를 여럿 내놓았다. 특히 제임스 웹 우주망원경이 발사되기 전까지 최고의 우주망원경이었던 허블 우주망원경으로도 흐릿하게 보였던 천체를 상세히 관측해 놀라움을 선사했다.

미국 텍사스 대학 샤르드하 조기 교수가 이끄는 연구팀 역시 이런 경험을 공유했다. 연구팀은 제임스 웹 우주망원경을 이용해 84~110억 광년 떨어진 초기 은하를 관측했다. 이 시기는 우주 나이의 20~40% 정도 되는 시기로 우리은하 같은 대형 나선은하는 드물었고 원시적인 소형 은하들이 합체를 반복하면서 성장하던 때였다.

하지만 허블 우주망원경은 이 시기 은하 가운데도 이미 나선은하의 형태를 취한 것들이 있다는 사실을 발견했다. 다만 허블 우주망원경으로도 이 거리에서는 대부분의 은하가 작은 점처럼 보이기 때문에 나선은하가 맞는지 확신하기 어려웠다.

제임스 웹 우주망원경으로 같은 은하를 다시 확인한 연구팀은 이 은하들이 나선은하인 것은 물론이고 우리은하처럼 중심부에 막대 구조를 지닌 막대나선은하라는 사실을 발견했다. 지구에서 110억 광년 떨어진 EGS23205 은하의 경우 허블 우주망원경 사진에서는 소용돌이처럼 보이긴 해도 다소 확실치 않은 모습이었다면 제임스 웹 우주망원경은 나선 구조와 막대, 그리고 위성 은하의 모습까지 명확히 나타났다.(사진 참조) 연구팀은 이런 사례를 다수 확인했다.

제임스 웹 우주 망원경이 확인한 84~110억 년 전 나선 은하들. 사진=NASA/CEERS/University of Texas at Austin

연구팀은 허블 우주망원경을 뛰어넘는 제임스 웹 우주망원경의 강력한 성능을 유감없이 활용해 나선은하가 우주 역사의 초기부터 매우 발전된 형태로 진화할 수 있다는 것을 확인했다. 나선은하 중심에 생기는 막대 구조는 단순한 형태학적 특징이 아니라 사실 가스를 끌어당겨 별 생성 속도를 10~100배 정도 빠르게 만드는 중요한 역할을 한다.

일부 대형 은하에서 이런 구조가 우주 초기부터 나타난 이유는 명확하지 않지만, 제임스 웹 우주망원경이 아니었다면 알 수 없었던 사실을 확인한 점은 확실하다. 우주를 들여다보는 인류의 눈인 제임스 웹 우주망원경은 앞으로도 인류의 지식을 한 단계 더 높여줄 것으로 기대된다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com