우리은하가 이웃은하들을 죽였다? - 사이언스타임즈

출처 : http://www.sciencetimes.co.kr/article.do?todo=view&pageno=&searchatclass2=119&atidx=55049&backList=list&seriesidx=list&menuclassidx=119&%C7%D7%B0%F8%A1%A4%BF%EC%C1%D6=%C7%D7%B0%F8%A1%A4%BF%EC%C1%D6

우리은하가 이웃은하들을 죽였다?

최초의 별이 내뿜은 강력한 자외선 때문

2011년 10월 24일(월)



프랑스의 한 연구팀이 우리 은하 최초의 별의 신호를 처음으로 감지해냈다. 그 신호는 강력한 자외선 방사의 형태로 우리 은하 주변에 존재했던 위성 은하들의 흩어진 가스에서 확인됐다. 그리고 연구진은 이로부터 우리 은하의 위성은하들이 어떻게 소멸됐는지에 대해 알아낼 수 있었다.

프랑스 스트라스부르 천문대의 피에르 오비크와 도미니크 오베르는 우주로부터 오는 자외선을 분석하고 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 이번 연구를 진행했으며, 관련 논문은 최근 영국 왕립 천문학 학회지에 게재됐다. 

이들의 연구 내용은 ‘재이온화(reionization)’현상과 관련이 있다. 빅뱅 우주론에 따르면 빅뱅과 함께 우주가 생성된 이후 최초로 생성된 항성들은 매우 격렬한 삶을 살았던 것으로 추정된다. 우주 공간에 매우 강력한 자외선을 내뿜었으며 그 자외선은 우주의 진화과정에 지대한 영향을 미쳤던 것으로 알려져 있다. 

당시 우주를 가득 메우고 있던 수소와 헬륨 가스는 전기적으로 중성을 띄고 있었다. 하지만 최초의 항성 및 은하들이 내뿜는 자외선은 우주 공간의 온도를 높였으며 수소 원자들을 양성자와 전자로 분리시키면서 플라즈마상태로 만들게 됐다. 이렇게 이온화된 물질들은 은하의 중력을 탈출해 우주 공간으로 흩어지게 됐고, 결국 항성 형성에 필요한 주요 물질을 잃은 은하는 더 이상 항성을 형성하지 못하게 되는 과정에 이르렀다. 하지만 우주가 팽창하면서 온도는 점차 낮아지고 다시금 은하 및 별들을 형성할 수 있게 됐다. 이 과정이 천문학에서 설명하는 재이온화다. 그리고 연구진은 우리 은하가 주변의 위성은하를 소멸시키게 된 것이 재이온화 과정 때문이라 설명하고 있다.

연구진은 위성은하가 흩어진 가스 속에서 최초의 별이 남긴 자외선 흔적을 찾아냈다. 최초의 별이 내뿜은 그 강력한 자외선이 주변 은하들에 큰 영향을 미쳤음을 짐작케 하는 발견이다.

이전에는 주변의 가까운 은하들로부터 자외선 방사가 균일하게 관측됐기 때문에 위성은하의 소멸은 단순히 중력적 상호작용으로 인한 것으로 여겨져 왔다. 하지만 오비크와 오베르는 고성능의 수치 시뮬레이션 바이아 렉티아 2(Via LacteaⅡ)를 이용해 현상을 분석함으로써 지금까지와는 다른 설명을 가능케 했다. 바이아 렉티아는 라틴어로 우리 은하를 뜻하는 말이며, 이는 우리 은하의 암흑물질에 대해 연구하는 프로젝트다. 

연구진은 이를 통해 우주공간에서 암흑물질에 의해 붙잡혀 있는 가스들이 자외선 방사와 어떻게 반응하는지를 상세하게 확인할 수 있었다. 그 결과, 이전의 모델들이 보였던 것과는 달리 균일하지 않은 자외선의 방사장을 확인했다. 이는 우리 은하 중심으로부터 멀어질수록 감소하는 모습을 보였다. 

우리 은하와 비교적 가까운 위성 은하는 강렬한 자외선으로 인해 그들의 가스를 매우 빠르게 증발시키게 됐으며 그 때문에 관측이 힘들 정도로 매우 적은 항성들만을 만들게 됐다. 반면 비교적 멀리 떨어져 있는 위성은하는 평균적으로 더 약한 자외선 방사를 받아 더 많은 가스를 유지했고 이로 인해 더 많은 별들을 형성할 수 있었던 것이라 생각할 수 있다. 즉, 우리 은하의 최초의 별이 내뿜는 강력한 에너지 때문에 이웃의 은하들은 구성 성분을 잃고 흩어지거나 왜소은하로 남게 됐다는 것이다. 

이번 연구는 우리 은하 및 은하계의 진화과정을 알아내는데 중요한 단서가 됐다. 나아가서 빅뱅우주론의 보다 정확한 모습을 설명함으로써 이를 뒷받침하는 근거가 될 수 있을 것으로 보인다.


 조재형 객원기자 | alphard15@nate.com