약 120억년 전 초기 우주서 별 만들기 멈춘 초대형 은하 관측

연간 태양 1천개씩 폭발적으로 별 만든 뒤 중단..우주모델 수정 불가피

초대형 은하 XMM-2599 진화 과정 왼쪽부터 XMM-2599 같은 초대형 은하가 우주 초기 별을 활발히 만들어내는 단계와 별 형성을 멈춘 비활성 단계. 이후 거대한 중력으로 주변의 별 형성 은하를 끌어들여 가장 밝게 빛나는 거대확산은하(BCG) 이미지 [NRAO/AUI/NSF, B. 삭스턴; NASA/ESA/R. 폴리; NASA/ESA/STSCI, M. 포스트맨 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 빅뱅으로 우주가 만들어지고 18억년밖에 안 된 약 120억년 전의 초대형 은하가 우주 끝에서 관측됐다. 'XMM-2599'로 명명된 이 고대 은하는 엄청나게 많은 별을 만들어 낸 뒤 곧바로 별 생성을 중단해 특이한 것으로 받아들여지고 있다.

이 시기에는 XMM-2599 같은 초대형 은하가 드물기는 해도 존재할 수 있는 것으로 예측돼 있지만 별을 활발하게 만드는 것으로 돼 있어 기존 우주 모델의 수정이 불가피한 것으로 지적됐다.

미국 리버사이드 캘리포니아대학(UCR)에 따르면 이 대학 물리·천문학과 박사후 연구원 벤저민 포레스트가 이끄는 연구팀은 고대 은하 XMM-2599 관측 결과를 학술지 '천체물리학 저널'(The Astrophysical Journal)을 통해 발표했다.

연구팀은 하와이 마우나케아 정상에 있는 W. M. 켁 천문대의 켁 Ⅰ 망원경에 부착된 '다중 천체 적외선 탐사 분광기'(MOSFIRE)로 은하와의 거리와 질량 등 XMM-2599의 세부 특성을 관측했다.

그 결과, XMM-2599은 우주가 생성된 지 20억년이 안 된 시점에 이미 태양 질량 3천억개 이상의 별을 가진 초대형 은하의 지위를 구축하고 있었다.

특히 우주의 나이가 10억년이 되기 이전에 폭발적으로 별을 만들고, 18억년 쯤 됐을 때는 별을 더는 형성하지 않는 비활동 단계에 들어선 것으로 분석됐다.

XMM-2599가 절정기 때는 태양 질량의 별을 연간 1천개 이상 만든 것으로 나타났다. 이는 우리은하가 연간 별 하나를 만드는 것과 비교하면 대단히 높은 비율이다.

XMM-2599가 별 만들기를 중단한 것은 명확치는 않으나 별을 만들 재료가 떨어졌거나 초대질량블랙홀(SMBH)이 활동을 시작하며 은하의 가스와 먼지를 빨아들였기 때문으로 추정됐다.

논문 공동 저자로 포레스트 박사가 소속된 UCR 연구소를 이끄는 질리언 윌슨 교수는 "이 시기에 별을 형성하지 않는 은하는 극히 드물며, XMM-2599처럼 큰 은하 중에서는 아예 없다"면서 "이런 초대형 은하는 존재 자체가 우주 모델에 상당한 도전을 제기하는 것"이라고 의미를 설명했다.

마우나케아 정상의 W.M.켁 천문대 돔 [W.M.켁 천문대 제공]

그러면서 "XMM-2599를 흥미롭고, 이례적이며 놀라운 존재로 만든 것은 별 만들기를 중단했다는 것"이라면서 "이번 연구 결과는 초기 은하에서 별 형성 중단에 관한 수정을 촉구하는 것"이라고 덧붙였다.

연구팀은 XMM-2599가 최근 적외선 망원경을 통해 발견되고 있는 고도로 많은 별을 만든 우주 초기 은하의 후손일 수 있는 것으로 분석했다.

별을 만들지 않는 비활성 단계에서 관측된 XMM-2599가 이후 약 117억년 걸쳐 어떤 진화과정을 거쳤는지는 추가 관측이 필요하다.

연구팀은 XMM-2599의 질량이 사라지는 것은 아니기 때문에 중력으로 주변의 작은 은하들을 끌어모아 국부은하의 은하단에서 가장 밝게 빛나는 '거대확산 은하'(BCG)가 될 가능성이 큰 것으로 보고 있으나, 이와는 반대로 계속 고립돼 존재하거나 중간 형태일 수도 있는 것으로 가능성을 열어놓고 관측 중이다.

eomns@yna.co.kr

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