‘은하의 탄생’ 비밀 풀 열쇠 찾았다

국내 연구진이 초기 우주에서 은하 형성의 비밀을 밝히는 단서를 발견해 세계적인 과학전문지 ‘사이언스’에 발표했다.

연세대 천문우주학과 자외선우주망원경연구단의 윤석진(尹錫진·36) 이석영(李石暎·41) 이영욱(李榮旭·46) 교수는 19일 “거대 타원은하 100개에 포함된 구상성단을 대상으로 ‘구상성단들의 이중 색 분포 현상’의 기원을 세계 처음으로 규명했다”고 밝혔다.

과학기술부 ‘창의적 연구진흥사업’의 지원을 받은 이번 연구 성과는 현대우주론의 최대 이슈인 은하 형성의 과정을 밝히는 실마리가 된다는 평가를 받고 있다.

이 연구 성과는 사이언스 온라인판 20일자에 실렸으며 2월 24일자 인쇄판에는 이 분야 최고 권위자의 해설기사도 함께 게재된다.

구상성단은 100만여 개의 별들이 구형으로 모여 있는 천체로 은하에서 가장 먼저 형성된 것으로 알려져 있다.

거대 타원은하에는 평균 1만 개의 구상성단이 포함돼 있다. 구상성단의 색은 보통 파란색과 붉은색 2가지로 나눠지고, 이는 ‘구상성단들의 이중 색 분포 현상’으로 불린다.

천문학자들은 1990년대 초부터 이중 색 분포 현상이 나이가 다른 두 종류의 구상성단에서 기원한다고 생각해 왔다.

예를 들어 두 은하가 합쳐져 타원은하가 만들어질 때 그 부산물로 새로운 젊은 성단들이 생기는데, 이 젊은 성단들이 기존의 늙은 성단들과 섞여 있다고 본 것이다.

하지만 연구팀은 성단의 나이와 성단의 원소 분포 등의 분석을 통해 색 분포 양분현상이 진화 후기 헬륨연소 단계에 이른 별들의 영향으로 자연스럽게 생긴다는 사실을 입증했다.

이영욱 교수는 “이번 성과는 15년 동안의 국제 천문학계 연구 방향을 뒤집는 것”이라고 말했다.

이석영 교수는 “은하 탄생 시점을 알려 주는 구상성단의 평균 나이를 5억년 내의 오차로 알 수 있게 됐다”며 “이 같은 정확도는 기존 방법보다 5배 이상 정밀해진 것”이라고 밝혔다.

학계에서는 이들의 연구 논문이 투고 한 달 보름여 만인 지난해 12월 22일 사이언스지 게재가 확정된 점을 들어 황우석(黃禹錫) 논문 조작 파문으로 위축된 과학계에 희망을 줬다는 평가를 하고 있다.

연세대 자외선우주망원경연구단은 1999년 구상성단 ‘오메가 센타우리’가 우리은하와 충돌한 왜소 은하라는 사실을 최초로 발견해 ‘네이처’에, 2002년 우리은하 구상성단계의 ‘오스터호프 이분법’의 기원을 최초로 규명해 ‘사이언스’에 각각 발표했다.

이충환 동아사이언스 기자 cosmos@donga.com