빛으로 130억년…지구에서 가장 먼 은하

미국 국립전파천문대 관측소가 지구에서 망원경으로 관측한 은하 중 가장 먼 별 형성 은하계 MAMBO-9를 발견했다. 얼마나 먼 곳인지 설명하려면 빛이 지구에 도달할 때까지 무려 130억 년이 걸릴 정도다. 그런데 놀랍게도 MAMBO-9는 중력렌즈로 알려진 천체 현상 힘을 빌릴 수 없고 직접 관찰을 한 것이라고 한다.

MAMBO-9는 사실 10년 전 스페인 IRAM30m 망원경에 설치한 MAMBO(Max-Planck Millimeter Bolometer)에 의해 처음 관측됐다. 다만 당시는 낮은 광도 탓에 지구에서 거리를 명확하게 확인할 수 없었다고 한다. 천문학자들은 멀다는 건 알고 있었지만 얼마나 먼 것인지 잘 몰랐던 것.

이를 가능하게 한 건 칠레 안데스산맥에 위치한 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)였다. 아스트로피지컬 저널 레터(The Astrophysical Journal Letters)에 게재한 논문에 따르면 MAMBO-9는 지구에서 13억 광년 거리에 있다는 게 밝혀지고 있다.

빅뱅에 의해 우주가 탄생한 건 138억 년 전이라는 점을 감안하면 MAMBO-9 발견이 얼마나 놀라운 것인지 상상할 수 있다. MAMBO-9가 형성된 건 빅뱅에서 불과 9억 7,000만 년 이후이므로 우주의 시작이라고 할 수 있는 이 무렵 우주가 어떻게 느껴지고 있는지 비춰주고 있는 것이다.

이전에 발견한 고대 은하가 빅뱅 후 7억 8,000만 년 후 형성된 SPT0311-58 같은 게 있다. 이번 발견이 대단한 건 앞서 밝혔듯 MAMBO-9가 망원경으로 직접 관측한 가장 멀리 그리고 가장 오래된 먼지 덮인 은하라는 점이다.

먼지에 덮인 거대한 별 형성 은하는 연간 수천 태양 질량에 해당하는 별을 만들어낸다. 우주가 일정한 성숙 수준에 도달한 뒤 이런 거대한 별 공장 대부분이 형성됐지만 일부는 SPT0311-58 등 빅뱅 이후 10억 년 미만 정도에서 관찰된 것이다. 꽤 일찍 출현했다는 걸 감안하면 먼지 덮인 은하는 초기 우주 발전에 중요한 역할을 했을 것이라고 상상해볼 수 있다.

이번 연구에선 MAMBO-9에 포함된 가스와 먼지 총 질량도 밝혔다. 이에 따르면 MAMBO-9는 은하수에 있는 모든 별의 10배 질량 가스와 먼지를 포함하고 있다. 또 10년 전 발견한 MAMBO-9 카탈로그에 대해 마찬가지로 재미있고 분광학으로 아직 확인하지 않은 정보가 많을 것이라고 보고 있다. 천문학자들은 앞으로 ALMA를 활용해 마찬가지로 오래 그리고 멀리 있는 은하를 발견해 당시 공통점을 찾아 빅뱅 직후 어떻게 대량 가스와 먼지를 얻게 됐는지 이해를 하고 싶다는 의향을 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.