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▲ 시간(10억 년 단위)의 흐름에 따른 우주 지도. 붉은 점이 퀘이사의 분포. (사진=Anand Raichoor and the SDSS Collaboration)
우주에는 은하보다 훨씬 밝은 퀘이사라는 천체가 있다. 그 정체는 강력한 에너지를 내뿜는 은하 중심의 거대 블랙홀이다. 활동성 은하 중심에 존재하는 대형 블랙홀이 주변에서 막대한 물질을 흡수하면서 동시에 엄청난 에너지를 방출하는 것이다. 퀘이사는 매우 밝기 때문에 먼 우주를 관측하는 과학자들에게 매우 중요한 연구 대상이다.
국제 과학자팀은 슬로안 디지털 스카이 서베이(SDSS·Sloan Sky Digital Survey) 연구의 일부로 확장 바리온 진동 분광형 연구 eBOSS(Extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey)를 진행했다.
이는 보통의 은하보다 훨씬 밝은 퀘이사의 위치를 추적해 우주의 나이가 30억 년에서 70억 년 사이였을 무렵의 우주의 3차원 지도를 그리는 것이다. 이를 통해 과학자들은 물질의 분포는 물론 아직 그 정체를 모르는 암흑 물질과 암흑 에너지의 분포를 알아낼 수 있다. 암흑 에너지와 암흑 물질이 눈에 보이는 물질의 분포에 영향을 주기 때문이다.
14만 7000개에 달하는 퀘이사의 분포를 확인한 과학자들은 지난 20년간 구축한 표준 우주 모델과 일치하는 결과를 얻었다. 이 거대 우주 지도에서 과학자들은 바리온 음향 진동(baryonic acoustic oscillations·BAO)이라는 거대한 구조를 확인할 수 있다. 이는 빅뱅 직후 존재했던 물질의 미세한 밀도 차이에서 발생한 것으로 현재 우리가 사는 우주의 모습을 만든 원동력이다. 물질의 미세한 분포 차이로 인해 중력이 다르게 작용하면서 가스가 모여 은하단과 은하, 별이 형성되기 때문이다. 그리고 남은 공간은 보이드라는 은하 사이 공간을 만드는데, 시간이 지날수록 그 크기가 확장되고 있다.
이전 연구에서 과학자들은 SDSS 데이터를 이용해서 지구에서 가까운 위치에 있는 120만 개 은하의 3차원 입체 지도를 완성한 바 있다. 이 지도와 더불어 새로 만든 거대 블랙홀 지도는 거대한 우주의 구조와 진화를 이해하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 멀리 떨어진 퀘이사의 지도가 오래전 우주 초기의 모습이라면 가까이 존재하는 은하의 분포는 오늘날의 우주의 모습을 보여주기 때문이다.
동시에 각각의 미세한 점이 무수히 많은 별로 이뤄진 은하이며 이 은하에는 태양 같은 별과 지구 같은 행성이 수천억 개 존재한다는 사실을 생각하면 우주의 거대함을 다시 한번 느낄 수 있는 결과이기도 하다.
고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
