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우주 이야기 155 - 무수한 별이 태어나는 초기 은하




 우리는 과거에 일어났는 일을 지금 볼 수 있습니다. 일상 생활에서는 가능하지 않지만 천문학적 스케일에서라면 가능하죠. 그저 멀리 떨어진 천체를 관측하는 것만으로 과거 우주에서 일어났던 일을 알 수 있습니다. 하지만 그 천체에서 발생한 빛이 지구까지 오는 데 수십억년 이상 걸리는 경우 이를 관측하기는 쉽지만은 않은 일입니다. 


 최근 국제 천문학팀이 지금 껏 발견된 것 가운데 가장 멀리 떨어져 있는 은하 중 하나를 발견하는데 성공했다고 합니다. 비록 고성능 망원경으로도 작은 점처럼 보이는 은하지만 천문학자들은 여러개의 망원경을 합쳐 이 은하에서 일어나고 있는 일을 관측하는데 성공했습니다. 


 HFLS3 는 빛이 지구까지 도달하는데 걸린 시간만 128 억년이 걸린 우주 초기의 은하입니다. 우주의 추정 나이인 137 억년과 비교하면 우주의 탄생인 빅뱅 이후 8.8 억년 밖에 안되었던 시점의 은하인 셈입니다. 당시 은하들은 현재의 은하와 비교해서 별은 적고 별의 재료가 되는 가스는 풍부했을 것입니다. 그렇다면 당연히 이런 우주 초기의 은하에서는 많은 별들이 형성되고 있겠죠.


 국제 과학자 팀들은 아주 다양한 망원경으로 팀을 이루어 밀리미터/서브 밀리미터/라디오 파 영역에서 관측을 진행했습니다. 이 망원경들은 

 - Herschel Space Observatory

 - Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy
    : the Caltech Submillimeter Observatory, the Plateau de Bure Interferometer, 

- Submillimeter Array
    : the IRAM 30-meter Telescope, the William Herschel Telescope and Gran Telescopio Canarias,

 - Keck Observatory, the Wide-Field Infrared Survey Explorer

 - Spitzer Space Telescope. 


 로 유럽, 일본, 미국의 연구자들이 서로 협력해 HFLS3 를 관측했습니다. 그 결과 이 은하는 현재 태양 질량의 400 억배에 달하는 질량의 별을 가지고 있지만 이 은하가 가진 가스의 총량은 태양 질량의 1000 억배도 넘는 것으로 조사되었습니다. 이들은 특히 일산화탄소 (CO) 의 스펙트럼을 분석해서 전체의 양을 추정하는 간접적인 방식으로 초기 은하들이 별의 수에 비해 별의 재료가 되는 가스의 양이 매우 풍부하다는 점을 확인했습니다. 




(여러 천체 망원경으로 관측된 HFLS3 의 이미지 Multi-telescope images of distant galaxy. Background image is Herschel/SPIRE image of the portion of sky in which HFLS3 was found, with zoom. Upper-left inset is combined radio/millimeter/submillimeter image of the distant galaxy. Top right is VLA spectrum showing radio emission from Carbon Monoxide molecules. (Credit: Riechers et al., ESA/Herschel/HerMES/IRAM/, NRAO/AUI/NSF.) ) 



 이에 따르면 HFLS3 는 매년 태양 질량 3000 개 수준의 새로운 별을 만드는 것으로 보인다고 합니다. 이는 우리 은하와 비교시 2000 배 정도 많은 양입니다. 이 은하는 앞으로 재료가 충분한 만큼 계속해서 많은 별들을 만들테고 다른 은하와 합쳐지든지 하면서 더 큰 은하가 되었을지 모릅니다. 우리가 보는 것은 128 억년전 모습이고 현재 이 은하의 모습은 우리와 닮은 꼴이겠죠. 어쩌면 근사한 나선 은하가 되는 대신 지금쯤 다른 은하에 물질을 빼앗기고 위성 은하가 되거나 불규칙 은하가 되었을지도 모르는 일입니다. 


 상상이지만 혹시 이 은하에 있을 지 모르는 지적 생명체가 우리 은하를 보고 우주 극초반에 형성된 아기 은하를 찾았다면서 흥분하고 있을 지 모른다고 생각하니 뭔가 기분이 독특하다고 할까요. 만약 HFLS3 에 지적 생명체가 있고 우리 은하를 관측할 만큼 과학 기술이 발달했다고 해도 그들이 관측한 우리 은하에는 태양도 지구도 생겨나기 80 억년도 전의 모습입니다. 역으로 말해서 이렇게 먼 은하를 찾아낸 과학 기술의 진보가 참 놀랍다는 생각입니다. 


 참고 


Journal Reference:

  1. Dominik A. Riechers, C. M. Bradford, D. L. Clements, C. D. Dowell, I. Perez-Fournon, R. J. Ivison, C. Bridge, A. Conley, Hai Fu, J. D. Vieira, J. Wardlow, J. Calanog, A. Cooray, P. Hurley, R. Neri, J. Kamenetzky, J. E. Aguirre, B. Altieri, V. Arumugam, D. J. Benford, M. Bethermin, J. Bock, D. Burgarella, A. Cabrera-Lavers, S. C. Chapman, P. Cox, J. S. Dunlop, L. Earle, D. Farrah, P. Ferrero, A. Franceschini, R. Gavazzi, J. Glenn, E. A. Gonzalez Solares, M. A. Gurwell, M. Halpern, E. Hatziminaoglou, A. Hyde, E. Ibar, A. Kovacs, M. Krips, R. E. Lupu, P. R. Maloney, P. Martinez-Navajas, H. Matsuhara, E. J. Murphy, B. J. Naylor, H. T. Nguyen, S. J. Oliver, A. Omont, M. J. Page, G. Petitpas, N. Rangwala, I. G. Roseboom, D. Scott, A. J. Smith, J. G. Staguhn, A. Streblyanska, A. P. Thomson, I. Valtchanov, M. Viero, L. Wang, M. Zemcov, J. Zmuidzinas.A dust-obscured massive maximum-starburst galaxy at a redshift of 6.34. Nature, 2013; 496 (7445): 329 DOI:10.1038/nature12050





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