지구에서 134억광년 떨어져 있어 확인된 은하 가운데 가장 멀리 있고 나이가 3억 살밖에 안 된 'JADES-GS-z14-0' 은하에서 성숙한 은하에서 발견되는 무거운 원소인 산소가 확인됐다. 사진은 제임스 웹 우주망원경(JWST)으로 촬영한 사진이며, 확대 부분은 칠레 아타카마 사막에 있는 대형 전파망원경 '아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 집합체'(ALMA)로 이 은하를 확대한 모습. [ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/S. Carniani et al./S. Schouws et al/JWST: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson(UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA) 제공. 재판매 및 DB 금지]
빅뱅(Big Bang) 3억년 후 초기 우주에 있는 은하로 지구에서 134억광년 떨어져 있는 'JADES-GS-z14-0' 은하 상상도. 초기 우주의 은하는 불규칙한 형태를 띠는 경향이 있다. 이 은하에서 산소가 발견됐으며, 은하 내 초신성 폭발로 산소 같은 무거운 원소들이 주변에 흩뿌려진 것으로 보인다. [ESO/M. Kornmesser 제공. 재판매 및 DB 금지]
[CBC뉴스] 국제 연구팀이 초기 우주에서 발견된 은하에서 산소를 검출하며, 은하 진화 과정에 대한 새로운 시각을 제시했다. 이 발견은 빅뱅 후 3억 년밖에 지나지 않은 시점의 은하에서 이루어졌으며, 은하가 예상보다 훨씬 더 화학적으로 성숙했음을 시사한다.
이탈리아 피사 스쿨라 노르말레 수페리오레(SNS)의 스테파노 카르니아니 교수팀과 네덜란드 레이던 천문대 산더르 스하우스 연구원 팀은 각각의 연구 결과를 과학 저널에 발표했다. 이들은 칠레 아타카마 사막에 위치한 대형 전파망원경인 '아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 집합체'(ALMA)를 통해 JADES-GS-z14-0 은하의 관측 데이터를 분석, 스펙트럼에서 산소의 존재를 확인했다.
JADES-GS-z14-0 은하는 제임스 웹 우주망원경(JWST)을 통해 발견된 것으로, 지구에서 134억 광년 떨어져 있어 지금까지 확인된 은하 중 가장 멀리 위치한다. 이 은하는 우주가 현재 나이의 약 2%에 해당하는 3억 살일 때의 모습을 보여준다.
보통 은하는 수소와 헬륨 등 가벼운 원소로 이루어진 어린 별로 시작한다. 시간이 지나면서 별의 핵융합 과정을 통해 산소와 같은 무거운 원소가 생성되며, 초신성 폭발로 이 원소들이 흩어져 다른 천체의 재료가 된다. 그러나 이번 연구는 초기 우주에서 이미 산소와 같은 무거운 원소가 예상보다 10배나 많이 존재한다는 사실을 밝혀냈다.
카르니아니 교수는 "초기 은하에서 산소를 발견한 것은 은하 진화의 첫 단계에 대한 새로운 시각을 열어주는 예상치 못한 결과"라고 말하며, 이는 은하가 예상보다 빠르게 형성되고 성숙했음을 나타낸다고 덧붙였다. 스하우스 연구원은 "이는 유아기 우주에 이미 성숙한 은하가 있다는 증거로, 은하 형성이 예상보다 훨씬 빠르게 일어나고 있다는 증거는 점점 더 많아지고 있다"고 강조했다.
이번 발견은 은하의 형성과 진화에 대한 기존 이론에 도전장을 던지며, 초기 우주에 대한 새로운 이해를 제공한다. 천문학자들은 앞으로도 더 많은 관측을 통해 은하의 형성과 진화에 대한 수수께끼를 풀어나갈 예정이다. 초기 우주에서 산소와 같은 무거운 원소의 존재는 은하가 언제, 어떻게 형성됐는지에 대한 질문을 새롭게 던지며, 은하 진화의 미스터리를 풀어가는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 보인다.
◆ 출처 : Astronomy & Astrophysics, Stefano Carniani et al., 'The eventful life of a luminous galaxy at z = 14: metal enrichment, feedback, and low gas fraction?'
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▮ CBC뉴스ㅣCBCNEWS 한종구 기자
