빅뱅 3억 2천만년 후 은하 발견했다?

미항공우주국 나사(NASA)가 중심으로 운영하는 적외선 관측용 우주망원경인 제임스웹우주망원경이 지금까지 관측된 가장 오래된 은하 4개를 발견했다. 이번에 발견된 은하는 빅뱅 이후 불과 3억년에서 5억년 뒤 우주 초기 단계에 형성된 것으로 보인다.

허블우주망원경 후속 모델인 제임스웹우주망원경은 2021년 12월 발사 이후 2022년 7월 메인 센서를 사용한 관측을 시작했다. 제임스웹우주망원경은 구세대에 비해 압도적으로 고정밀 우주 사진을 촬영할 수 있고 우주에서 가장 차가운 얼음을 관측하는 등 우주 연구에서 다양한 활약을 하고 있다.

2023년 4월 4일 천문학이나 우주 물리학 등을 전문으로 다루는 학술지 네이처 천문학(Nature Astronomy)에 게재된 논문에서 제임스웹우주망원경이 지금까지 관측된 것 중에서 가장 먼 4개 은하를 발견했고 그 중 하나는 빅뱅 불과 3억 2,000만 년 후 초기 우주에서 형성됐다고 보고했다.

덧붙여 이런 은하 발견은 논문 검토 전 2022년 12월 9일 나사에 의해 보고됐다. 이번에 검토가 되는 학술지에 논문이 게재되면서 제임스웹우주망원경 NIRCam을 개발한 JADES 연구 결과가 정식으로 인정된 형태다. 천문학자는 척도를 이용해 은하가 얼마나 떨어져 있는지 측정한다. 적색편이 수치가 높을수록 천체가 지구에서 멀리 떨어져 있다는 걸 나타내고 있으며 이번 제임스웹우주망원경 NIRCam을 이용해 촬영한 사진에선 적색편이가 13.20, 12.63, 11.58, 10.38 은하가 관측됐다. 적색편이 13.20의 JADES-GS-z13-0이라고 불리는 은하는 지구로부터 130억 광년 떨어진 관측사상 가장 먼 은하로 여겨지고 있다.

또 이 은하는 137억 년 전 일어난 빅뱅에서 불과 3억년에서 5억년 뒤 탄생했으며 JADES-GS-z13-0은 빅뱅 3억 2,000만 년 뒤 형성됐다고 한다. 이 은하가 탄생한 시기는 강한 별빛이 수소와 헬륨으로부터 전자를 빼앗아 주변 가스를 전리하는 우주 재전리가 일어난 것으로 생각되는 시대다.

연구팀은 이번에 발견된 은하 4개는 상당히 낮은 질량이라고 밝혔다. 이런 은하는 1억 태양 질량 무게라고 한다. 한편 태양계가 속한 은하수 은하 질량은 1.5조 태양 질량으로 되어 있다.

하지만 이 은하는 은하수 은하와 거의 같은 속도로 별을 형성하고 있다고 여겨지며 우주 초기 은하로는 놀라운 속도라고 말하고 있다. 또 이런 은하가 형성된 시기는 중원소가 아직 존재하지 않는다고 생각되고 있으며 이번에 발견된 은하는 수소원자와 헬륨 원자와 같은 단순한 원소로 구성되어 있다고 한다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.