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심연의 우주 속에 불타오르는 거대한 고리를 연상시키는 은하가 발견됐다.
최근 스페인 라구나 대학 등 공동연구팀은 지구에서 약 100억 광년 떨어진 곳에서 '아인슈타인 고리'(Einstein ring)를 관측하는데 성공했다고 발표했다.
조각가 자리의 왜소은하(Sculptor dwarf galaxy) 이미지를 분석하는 과정에서 우연히 발견된 아인슈타인 고리는 중앙이 텅 비어있어 '고리'라 불린다. 그렇다면 왜 세계 최고의 이론 물리학자인 아인슈타인 이름이 명칭에 붙어있는 것일까?
이를 알기 위해서는 아인슈타인이 딱 100년 전 일반 상대성이론에서 예언한 중력 렌즈 현상을 이해해야 한다. 아인슈타인은 강한 중력은 빛도 휘게 해서 렌즈역할을 할 수 있다고 예언했다. 이 중력렌즈는 사물을 확대하는 점에서는 돋보기와 유사해 아주 멀리 떨어진 은하를 본래보다 밝게 보이게 하지만 초점이 없기 때문에 상을 왜곡시키기도 한다.
쉽게 말해 중력렌즈는 '우주의 돋보기'로, 이 역할을 해주는 것이 수많은 은하들이 모인 은하단이다. 이 은하단은 주위의 시공간을 왜곡시켜 이같은 중력렌즈 현상을 만들어내 더 멀리 뒤쪽에 떨어진 은하의 모습을 보여준다.(두번째 사진 참조)
이 과정에서 중력렌즈에 의해 확대된 은하는 사진에서처럼 고리 모양으로 보이기도 해 학계에서는 이를 아인슈타인 고리라 명명했으며 4개로 보이는 경우는 아인슈타인 십자가(Einstein Cross)라 부른다. 이번에 발견된 아인슈타인 고리는 스페인 카나리아제도에 위치한 연구팀이 발견했기 때문에 ‘카나리아 아인슈타인 고리’로 이름 붙여졌다.
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▲ 일명 ‘웃는 은하’로 공식적으로는 ‘SDSS J1038+4849’로 불리는 은하단이다. 두 눈은 은하들이며, 웃는 것처럼 보이는 선은 사실 강력한 중력 렌즈 효과로 빛이 굴절돼 보이는 것이다.
일명 ‘웃는 은하’로 공식적으로는 ‘SDSS J1038+4849’로 불리는 은하단이다. 두 눈은 은하들이며, 웃는 것처럼 보이는 선은 사실 강력한 중력 렌즈 효과로 빛이 굴절돼 보이는 것이다.
일명 ‘웃는 은하’로 공식적으로는 ‘SDSS J1038+4849’로 불리는 은하단이다. 두 눈은 은하들이며, 웃는 것처럼 보이는 선은 사실 강력한 중력 렌즈 효과로 빛이 굴절돼 보이는 것이다.
연구에 참여한 안토니오 아파리시오 박사는 "이번에 관측된 아인슈타인 고리는 무려 100억 광년 떨어진 매우 희미한 은하"라면서 "중력렌즈 역할을 한 것은 지구에서 60억 광년 떨어진 또 다른 은하"라고 설명했다.
이어 "아인슈타인 고리를 관측하기 위해서는 지구의 관측자와 두 은하가 나란히 일렬로 서야한다"면서 "이번 관측은 은하의 구성과 형성, 중력장의 구조 등을 연구하는데 도움을 준다"고 덧붙였다.
박종익 기자 pji@seoul.co.kr
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