[아하! 우주] 수많은 별이 태어나는 태초의 은하를 보다

인간이 어린 시절 빠르게 자라는 것과 마찬가지로 은하 역시 초기에는 작고 별이 거의 없는 가스 구름에서 빠른 속도로 새로운 별을 생성하며 성장했다. 과학자들은 초기 은하의 진화를 이해하기 위해 멀리 떨어진 초기 은하를 관측해왔는데, 최근 무려 127억 광년 떨어진 먼 은하가 발견되었다.

이 은하에서 출발한 빛이 날아온 거리가 127억 광년이라는 이야기는 127억 년 전의 모습을 보고 있다는 이야기다. 이렇게 멀리서도 관측이 가능한 이유는 관측 기술이 발전한 덕분이기도 하지만, 이 은하가 매우 빠른 속도로 별을 생성하는 스타버스트 은하 가운데서도 특히 밝은 초고광도 스타버스트 은하 (hyper luminous starburst galaxy)이기 때문이다.

과학자들은 100억 광년 이상 떨어진 은하들을 관측해서 우주 초기 은하가 지금의 나이든 은하보다 평균 10배 이상 빠른 속도로 새로운 별을 생성한다는 점을 밝혀냈다. 하지만 성장 속도가 사람마다 다른 것처럼 이 중에는 매우 빠른 속도로 별을 생성하는 스타버스트 은하가 존재한다.

코넬 대학의 도미니크 리처스(Dominik Riechers)가 이끄는 연구팀은 유럽 남방 천문대(ESO)의 APEX 망원경, 유럽 우주국(ESA)의 허셜 우주 망원경, 그리고 전파 망원경인 ALMA를 이용해서 ADFS-27라는 127억 광년 떨어진 은하를 관측했다.

흥미롭게도 관측 과정에서 이 은하가 하나가 아니라 사실 두 개의 밝은 스타버스트 은하라는 점이 밝혀졌는데, 우리 은하에 비해 별을 생성할 수 있는 가스 구름이 50배나 많고 별이 생성되는 속도는 무려 1,000배나 빨랐다. 역대급으로 빠르게 성장하는 은하인 셈이다. 비록 먼 거리때문에 작은 얼룩처럼 관측되기는 하지만, 새로 생성된 별이 방출하는 빛은 나이든 별과 다르기 때문에 구분이 가능하다. 두 은하는 은하치고는 가까운 거리인 3만 광년 정도 떨어져 있기 때문에 연구팀은 결국 두 은하가 하나로 합쳐져 큰 타원 은하로 진화할 것으로 예상하고 있다.

과학자들은 우리 은하가 빅뱅 직후 생긴 매우 오래된 은하라고 보고 있다. 어쩌면 우리 은하도 어린 시절 이런 과정을 거쳐 현재의 모습이 되었을지도 모른다. 비록 우리가 그 시절로 돌아가서 확인하기는 어렵지만, 멀리 떨어진 은하를 관측해서 우리 은하의 어린 시절을 유추할 수 있다.

태초에는 우리 은하도 지금보다 작고 빠르게 별을 생성하는 은하였을 것이다. 그 시절 다른 은하와 합체를 통해서 점차 몸집을 키운 우리 은하는 결국 멋진 나선형 팔을 지닌 대형 은하로 성장했다. 무수히 많은 별이 태어나는 이 은하는 말없이 이 과거를 우리에게 보여주고 있다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com