20만 광년 크기 ‘거대 우주 물결’ 모습 포착

자연의 비밀은 종종 눈으로 보이지 않는 영역에서 밝혀진다.

과학자들은 X선 같이 사람의 눈으로는 보이지 않는 파장을 관측해서 다양한 천문 활동을 연구해왔다. X선은 매우 뜨거운 물체에서 나오기 때문에 활동성이 좋은 블랙홀이나 은하계에 존재하는 매우 뜨거운 가스의 정체를 밝힐 때 유용하다. 나사의 찬드라 X선 위성은 X선 영역에서 우주의 비밀을 밝혀내고 있다.

과학자들은 나사의 찬드라 X선 위성을 이용해서 지구에서 2억4000만 광년 떨어진 페르세우스 은하단(Perseus galaxy cluster)을 관측했다. 지름이 1100만 광년에 이르는 대형 은하단인 페르세우스 은하단 중심부에는 섭씨 3000만 도에 달하는 고온의 가스가 팽창하고 있다. 찬드라 X선 위성은 16일에 걸쳐 이 모습을 관측했다.

필터를 통해서 X선 영역만 관측한 과학자들은 마치 거대한 우주 장미 같은 모습의 가스 팽창을 확인할 수 있었다. 더 흥미로운 사실은 비록 밀도는 낮지만 사실 주변부 성간 가스 온도가 세 배나 높다는 것이다.

하지만 정말 예측하지 못했던 모습은 따로 있었다. 팽창하는 가스의 한쪽에 오목하게 들어간 부분이 있었다. 그 지름은 무려 20만 광년에 달해 우리 은하계보다 더 크다.

과학자들은 이 거대한 파장이 서로 다른 밀도를 지닌 가스가 만날 때 생기는 켈빈-헬름홀츠파(Kelvin-Helmholtz wave)의 일종이라고 보고 있다. 그런데 거대한 질량을 지닌 은하단 가스에 이런 영향을 줄 수 있는 천체는 사실 다른 은하단밖에 없다.

컴퓨터 시뮬레이션 결과에 따르면 이 거대한 파동은 페르세우스 은하단 중심부에서 65만 광년 정도 거리에서 이 은하단 질량의 10분의 1에 해당하는 질량을 가진 작은 은하단이 지나간 흔적으로 보인다. 그러나 이 작은 은하단도 우리 은하의 수천 배에 달하는 질량을 지니고 있다.

그리고 이렇게 가까이 다가간 작은 은하단은 결국 큰 은하단에 흡수된다. 과학자들은 30~40억 년에 한 번 정도 이와 같은 충돌이 발생해서 은하단이 더 커진다고 보고 있다.

우리 은하가 속한 국부 은하단 역시 비슷한 과정을 거쳐 지금처럼 커졌을 것이다. 우리 눈에는 보이지 않지만, 우주 어디에나 존재하는 힘인 중력이 그 원동력이다. 과학자들은 그 과정을 이해하기 위해 오늘도 여러 파장에서 관측을 계속하고 있다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com