“빛의 속도로 330억년 달려야 도착”…우주 초기 은하 발견

제임스웹 우주망원경이 관측한 판도라 성단 이미지와 우주 초기 은하로 분석된 UNCOVER Z-13, Z-12 은하 사진. (Credit: Cluster image: NASA, UNCOVER (Bezanson et al.) Insets: NASA, UNCOVER (Wang et al. 2023) Composition: Dani Zemba/Penn State) 2023.11.13 /뉴스1

우주 초기에 형성된 은하가 약 330억광년(3122해㎞) 지점에서 발견됐다.

미국 펜실베이니아 주립대학교가 이끄는 국제 연구팀이 판도라 성단(Abell 2744) 지역에서 은하 ‘UNCOVER Z-13’, ‘UNCOVER Z-12’를 관측하는 데 성공했다고 14일 ‘천체 물리학 회보’(The Astrophysical Journal Letters)에 발표했다.

두 은하는 제임스웹 우주망원경(JWST)의 근적외선 카메라(NIRCAM)로 관측됐다. 국제 연구팀은 JWST가 2022년에 처음으로 생산한 딥 필드 이미지의 판도라 성단 부분을 분석해 이번 연구 결과를 끌어냈다.

두 은하는 336억광년 떨어진 ‘JADES-GS-z13-0’에 이어 인류가 관측한 가장 먼 은하 상위 5개 안에 들어간다. UNCOVER Z-13 은하(Z-13 은하)는 2위, UNCOVER Z-12 은하(Z-12 은하)는 4위가 될 전망이다. 현재 ‘JADES-GS-z13-0’은 은하가 아닌 암흑물질로 이뤄진 ‘암흑물질 별’이라는 주장이 제기되기도 한 상태라 순위는 바뀔 수 있다.

이번에 검출된 빛은 우주의 나이가 약 3억3000만년 시점에서 나와 134억광년 거리를 이동한 것으로 분석됐다. 우주의 나이는 137억년 정도로 추정된다. 빛이 이동하는 동안 우주 팽창 효과로 지구와 두 은하 사이의 거리는 빛이 이동한 거리보다 길게 된다.

이번 연구에 참여한 조엘 리자(Joel Leja) 펜실베이니아 주립대 조교수는 “이 은하계에서 나오는 빛은 지구보다 약 3배 오래된 고대의 빛”이라며 “우주 초기의 밝혀지지 않은 물리현상을 이해하는 것은 이러한 고대의 빛으로만 가능하다”고 설명했다.

추가적인 분석 결과 두 은하는 생성된 지 오래되지 않은 젊은 은하로 활발하게 별이 형성되고 있었다.

리자 조교수는 “이러한 초기 은하계에는 금속과 같은 무거운 원소를 만든 최초의 공장이 있었기 때문에 금속과 같은 무거운 원소가 없다는 것이 합리적”이라며 “이러한 특성을 확인하는 것은 빅뱅 이론의 전체 패러다임을 확인하는 데 도움이 된다”고 덧붙였다.

이번 연구에는 미국 텍사스 오스틴 대학교, 예일 대학교, 피츠버그 대학교, 호주의 스윈번(Swinburne) 기술 대학교, 이스라엘 네게브의 벤-구리온(Ben-Gurion) 대학교, 프랑스 소르본 대학교, 덴마크 코펜하겐 대학교, 스위스 제네바 대학교, 네덜란드 흐로닝언 대학교, 일본 와세다 대학교 등이 참여했다.

(서울=뉴스1)