막심해(莫心海)
【정견뉴스】
NASA 과학 웹사이트의 2026년 1월 28일 보도에 따르면, 천문학자들이 NASA의 찬드라 X선 천문대와 제임스 웹 우주망원경을 이용하여 먼 거리에 있는 원시 은하단을 발견했다. 이 은하단은 빅뱅 이후 불과 약 10억 년 만에 형성되기 시작했는데, 이는 이전에 생각했던 것보다 10억 년에서 20억 년 더 빠른 시점이다. 이는 천문학자들이 우주 최대 구조의 형성 시기와 방식에 대해 재고하게 만드는 계기가 될 것이다. 관련 연구 성과는 2026년 1월 27일 자 《네이처(Nature)》지에 발표되었다.
은하단은 우주에서 가장 큰 구조 중 하나로, 수백에서 수천 개의 개별 은하를 포함한다. 과거에 천문학자들은 은하단이 빅뱅 이후 20억 년에서 30억 년 사이에 형성되어야 한다고 생각했다. JADES-ID1으로 명명된 이 천체의 질량은 태양의 약 20조 배에 달한다. 천문학자들은 JADES-ID1을 ‘원시 은하단’으로 분류하는데, 이는 현재 초기 형성 단계의 격렬한 과정에 있으며 향후 하나의 은하단으로 진화할 것이기 때문이다. 그러나 JADES-ID1의 거리는 천문학자들이 예상했던 유사한 계통의 시스템보다 훨씬 더 멀다. 이는 우주의 훨씬 더 이른 시기에 대응하며, 이 천체가 어떻게 그렇게 신속하게 형성되었는지에 대한 새로운 미스터리를 제기한다.
JADES-ID1. X선: NASA/CXC/CFA/A.Bogdan. 적외선: NASA/ESA/CSA/STSci. 이미지 처리: NASA/CXC/SAO
“이것은 아마도 지금까지 관측된 것 중 가장 멀리 있는 확인된 원시 은하단일 것입니다.”라고 이번 연구를 이끈 하버드-스미소니언 천체물리 센터(CfA)의 아코스 보그단(Akos Bogdan)은 말했다. 그는 “JADES-ID1은 우주가 일찍이 빠르게 성장했다는 새로운 증거를 우리에게 제공합니다.”라고 덧붙였다.
찬드라와 웹 망원경의 데이터에 따르면, JADES-ID1은 원시 은하단의 존재를 입증하는 두 가지 특징을 갖추고 있다. 즉, 수많은 은하가 한데 모여 있으며(웹 망원경은 최소 66개의 잠재적 구성 은하를 관측했다), 이들이 거대한 고온 가스 구름 속에 위치하고 있다는 점(찬드라 망원경이 탐지)이다. 은하단이 형성될 때 가스는 안쪽으로 떨어지며 충격파에 의해 가열되는데, 온도가 수백만 도에 달하며 X선을 방출하게 된다.
JADES-ID1의 독특한 점은 그것이 우주 역사의 매우 초기에 나타났다는 것이다. 대부분의 우주 모델은 빅뱅 후 단 10억 년 만에는 이러한 규모의 원시 은하단을 형성할 만큼 충분한 시간과 높은 은하 밀도가 존재하지 않았을 것이라고 예측한다. 이전에 관측된 X선 방사선을 가진 원시 은하단들은 이보다 훨씬 늦은 시기인 빅뱅 후 약 30억 년 무렵에 나타났다.
“우리는 원래 빅뱅 후 20억 년에서 30억 년 사이에 이러한 원시 은하단을 발견할 것으로 예상했지, 단 10억 년 만에 발견할 줄은 몰랐습니다.”라고 논문의 공동 저자인 영국 맨체스터 대학교의 리춍(Qiong Li)은 말했다. 그는 “이전에 천문학자들은 빅뱅 직후에 놀라운 크기의 은하와 블랙홀을 발견한 바 있는데, 이제 우리는 은하단 또한 신속하게 성장할 수 있다는 것을 발견했습니다.”라고 설명했다.
수십억 년의 시간이 흐른 뒤, JADES-ID1은 원시 은하단에서 우리 지구와 훨씬 가까운 곳에 있는 은하단과 같은 거대한 은하단으로 진화했을 것이다.
JADES-ID1을 찾기 위해 천문학자들은 찬드라 X선 천문대와 웹 우주망원경의 딥 필드 우주 관측 데이터를 결합했다. JADES 관측 영역은 지금까지 가장 깊은 X선 관측 영역인 ‘찬드라 딥 필드 사우스(Chandra Deep Field-South)’와 겹친다. 따라서 JADES는 전체 하늘에서 이러한 천체를 발견할 수 있는 극소수의 영역 중 하나이다. 이전 연구에서 리(Li)와 콘셀리스(Conselice)가 이끄는 연구팀은 JADES 관측 영역에서 다른 5개의 원시 은하단 후보를 발견했으나, 오직 JADES-ID1 내의 은하들만이 뜨거운 가스에 파묻혀 있었다. 오직 JADES-ID1만이 뜨거운 가스로부터 발생하는 X선 신호를 생성할 만큼 질량이 충분했다.
“이와 같은 발견은 종종 찬드라와 웹처럼 강력한 두 대의 망원경이 각자의 관측 능력 한계 범위 내에서 동일한 하늘 영역을 공동으로 관측하는 것을 필요로 합니다.”라고 논문 공동 저자이자 역시 맨체스터 대학교 소속인 크리스토퍼 콘셀리스(Christopher Conselice)는 말했다. 그는 이어서 “우리가 현재 직면한 도전은 이 원시 은하단이 어떻게 그렇게 신속하게 형성되었는지를 이해하는 것입니다.”라고 밝혔다.
자료출처: https://www.nasa.gov/missions/chandra/nasa-telescopes-spot-surprisingly-mature-cluster-in-early-universe/
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/300889