관측 역사상 가장 먼 은하에서 산소 발견했다

2024년 미항공우주국 나사(NASA)가 제임스웹우주망원경(JWST)을 이용해 관측한 JADES-GS-z14-0은 지금까지 탐지된 은하 중 가장 먼 것으로 증명됐다. 추가 연구에서는 이런 가장 먼 은하에 산소가 존재할 가능성이 제시됐다.

나사 천문팀은 2024년 JWST가 갖춘 근적외선 분광기 NIRSpec을 사용해 JADES-GS-z14-0이라는 은하를 10시간 가까이 관측하는 데 성공했다. 은하 스펙트럼을 처리한 결과 지금까지 탐지된 은하 중 가장 먼 JADES-GS-z13-0 적색편이는 13.2였던 반면 새롭게 발견된 JADES-GS-z14-0 적색편이가 14.32로 확인되어 지금까지 관측된 은하 중 가장 먼 것으로 결론지었다.

JADES-GS-z14-0은 지구에서 134억 광년 떨어진 위치에 있어 현재 관찰할 수 있는 모습은 은하가 생성되어 아직 어린 상태인 것으로 여겨진다. 어린 별은 수소와 헬륨 같은 가벼운 원소로 이뤄져 있어 연구자는 관측 가능한 JADES-GS-z14-0은 아직 어려서 원소가 풍부하게 존재하지 않을 것이라고 생각했다.

하지만 칠레 아타카마 사막에 건설된 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 간섭계(ALMA)를 이용한 여러 연구 결과 JADES-GS-z14-0에는 예상보다 10배 중원소가 있다는 사실이 밝혀졌다. 천문학에서 중원소란 수소와 헬륨 이외 모든 원소를 지칭하므로 관찰 가능한 JADES-GS-z14-0은 아직 어린 시점 은하임에도 불구하고 성숙한 은하에만 존재하는 산소가 존재하는 셈이다. 먼 은하에서의 산소 존재는 초기 우주의 별 형성 활동이나 원소 합성 역사를 탐구하는 데 귀중한 정보를 제공한다.

네덜란드 라이덴 천문대 연구팀은 이번 발견은 아기만 있어야 할 곳에 사춘기 아이가 발견되는 것과 같다며 예상을 넘어선 중원소 존재는 은하가 급속하게 형성되고 또 급속하게 성숙하고 있음을 보여준다면서 최근 연구에서는 은하 형성이 예상보다 훨씬 빠르게 일어나고 있다는 증거가 계속 늘고 있다고 발견의 놀라움에 대해 말했다.

또 다른 연구자는 예상 밖의 결과에 놀랐다며 이번 발견으로 은하가 진화하는 초기 단계에 관한 새로운 견해가 열렸기 때문이라며 아직 태어난 지 얼마 안 된 은하가 이미 성숙하고 있다는 증거는 은하가 언제, 어떻게 형성됐는지에 대한 의문을 제기한다고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.