막심해(莫心海)
【정견망】
스페이스닷컴은 2023년 1월 12일 제임스 웹(James Webb) 망원경이 우주에서 가장 오래된 초기 은하로 보이는 수십 개의 은하를 관찰했다고 보도했다. 하지만 이들 은하는 성숙한 은하와 크게 다르지 않았다. 이 발견은 천문학자들에게 은하 형성에 관한 이론을 재조명하지 않을 수 없게 한다.
천문학자들은 천체 망원경을 이용해 초기에 ‘적색편이가 아주 높은’ 은하를 찾아냈다. 이는 이들 은하가 우주에서 보다 일찍 형성되었음을 시사한다. 그들은 빅뱅 후 약 2억~4억 년 사이에 형성되어 우주에서 최초로 보이는 87개의 은하를 관측했다.
미주리 대 천문학자이자 이번 연구의 주요 저자 옌하오징은 “우주에서 이렇게 많은 조기 은하를 발견한 것은 은하 형성에 대한 예전 이론을 수정할 필요가 있음을 보여준다.”며 “우리의 발견은 우주에는 전에 생각했던 것보다 훨씬 일찍부터 아주 많은 은하들이 형성되었을 수 있다는 증거를 제공한다”고 했다.
허블 우주 망원경을 사용했던 예전 연구에 따르면 초기 은하는 급격한 은하 합병 때문에 초기 우주일수록 오늘날의 안정적인 나선은하는 더 혼란스러운 모양의 은하에 위치해야 한다고 여겨왔다. 하지만 허블 망원경이 관측 가능한 파장은 너무 짧고 해상도가 좋지 않아서 멀리 있는 은하들이 흐릿하게 보이기 때문에 예전 연구에서도 가장 멀리 있는 은하들은 분류하기가 아주 어려웠다.
‘빅뱅’ 이후 우주가 끊임없이 팽창하고 있다는 것은 은하계 밖의 은하들이 우리로부터 멀어지고 있다는 것을 의미한다. 그래서 멀리 떨어진 우주에서 나온 빛이 지구에 도달하면 적색편이가 생기는데 은하계가 우리로부터 멀어질수록 적색편이가 더 많아진다.
하지만 제임스 웹 망원경이 탐측할 수 있는 파장은 더 길어서 더 먼 과거를 볼 수 있다. 웹 망원경은 또 민감도가 더 높아서 허블 망원경보다 더 선명하게 촬영할 수 있다. 높은 적색편이(>11)를 보이는 표적은 적외선으로만 감지할 수 있기 때문에 웹 망원경은 이런 은하를 관찰하는 데 중요한 역할을 한다. 반면, 과거 허블 우주 망원경은 자외선에서 근적외선까지만 볼 수 있었기 때문에 천문학자들은 과거 적색편이 11 이상의 은하는 거의 없다고 믿어왔다.
천문학자들은 이 먼 은하들이 비록 아주 젊지만 우리와 가까운 은하와 모양이 비슷하다는 것을 발견했다. 원반형 은하의 비율은 초기 우주에서 약간 감소한 반면, 중심이 볼록한 은하와 불규칙한 모양의 은하의 비율은 전체 우주 시간 내내 거의 변하지 않았다.
나선은하는 오직 안정적인 환경에서만 형성되기 때문에 이런 환경 속에서 항성은 회전하는 긴 치마 속에 안착할 수 있다. 때문에 그것이 지금보다 훨씬 젊은 초기 우주에 대량으로 존재하는 것은 마치 걸음마를 막 배운 아이에게서 청소년기를 보는 것과 같다.
“우리는 원반형 은하를 보고 놀라지 않았다.” 이는 같은 팀원 중 한 명인 제이한 카르탈테페(Jeyhan Kartaltepe)의 말이다. “놀랍게도 이렇게 많은 나선은하를 볼 수 있었는데…우리는 정말로 아직 은하가 형성되는 최초단계를 보지 못했다.”고 했다.
옌하오징은 “우리가 사용한 데이터는 우주의 아주 작은 영역에 집중돼 있기 때문에 이 발견은 빙산의 일각에 불과할 것”이라고 말했다. 이어 그는 “앞으로 다른 천문학 팀들이 광활한 우주의 다른 곳에서 비슷한 결과를 발견할 것으로 예상하는데 왜냐하면 웹 망원경이 우리에게 우주의 가장 깊은 곳에 대한 새로운 시각을 계속 제공하기 때문이다.”라고 덧붙였다.
참고자료:
1. The 1st galaxies may have formed much earlier than we thought | Space
2. The James Webb Space Telescope Is Finding Too Many Early Galaxies – Sky & Telescope – Sky & Telescope (skyandtelescope.org)
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/281581