(This artist's concept shows what the young, dead, disk galaxy MACS2129-1, right, would look like when compared with the Milky Way galaxy, left. Although three times as massive as the Milky Way, it is only half the size. MACS2129-1 is also spinning more than twice as fast as the Milky Way. Note that regions of Milky Way are blue from bursts of star formation, while the young, dead galaxy is yellow, signifying an older star population and no new star birth.
Credits: NASA, ESA, and Z. Levy (STScI))
(Acting as a “natural telescope” in space, the gravity of the extremely massive foreground galaxy cluster MACS J2129-0741 magnifies, brightens, and distorts the far-distant background galaxy MACS2129-1, shown in the top box. The middle box is a blown-up view of the gravitationally lensed galaxy. In the bottom box is a reconstructed image, based on modeling that shows what the galaxy would look like if the galaxy cluster were not present. The galaxy appears red because it is so distant that its light is shifted into the red part of the spectrum.
Credits: NASA, ESA, S. Toft (University of Copenhagen), M. Postman (STScI), and the CLASH team)
허블 우주 망원경이 중력렌즈의 도움을 받아 매우 독특한 초기 은하의 모습을 확인하는데 성공했습니다. 이 은하가 독특한 점은 우리 은하 지름의 절반 정도 크기지만, 질량은 세 배나 크면서 젊은 은하라는 점입니다. 더욱이 이 은하는 자전 속도도 우리 은하의 두 배에 달합니다. 하지만 가장 이상한 부분은 이미 별의 생성이 거의 멈춘 죽은 은하 (dead galaxy)라는 점입니다. 쉽게 말해 거대 은하가 우주 초기에 이미 성장을 멈췄다는 이야기입니다.
빅뱅 직후 형성된 초기 은하들은 가스는 풍부한 반면 별의 거의 없었습니다. 이런 환경에서 태양 질량의 수백배에 달하는 1세대 별이 형성된 후 곧 짧은 생을 마치고 2,3세대 별이 형성되었으며 폭발적으로 별이 형성되어 은하계를 이뤄나갔습니다. 그리고 이런 은하들이 하나씩 합체를 거듭해 우리 은하 같은 거대 은하를 형성했다고 보고 있습니다.
하지만 이번에 찾아낸 MACS2129-1는 이런 전통적인 방법으로 설명하기 곤란한 형태를 지니고 있습니다. 일단 디스크 형태처럼 외형은 구조적으로는 타원 은하와 유사해서 타원은하로 진화할 것으로 예상되지만, 이미 우리 은하 질량의 3배에 달하는 큰 크기를 가지고 있습니다. 더구나 이미 성간 가스를 대부분 잃어 새로운 별이 활발하게 생성되지 않은 죽은 은하입니다. 대부분의 별은 좀 나이가 든 별입니다.
어떻게 이런 은하가 비교적 초기 우주에서 형성될 수 있는지는 알기 어려운 미스터리입니다. 어쩌면 중심부에 거대한 은하 중심 블랙홀이 큰 역할을 했을수도 있습니다. 이런 거대 질량 블랙홀은 상당한 양의 가스를 흡수해서 제트의 형태로 방출해 은하계에서 가스를 고갈시키기 때문입니다. 그러면 새로운 별의 생성이 드물게 일어나는 늙은 은하가 됩니다. 다만 정확한 이유를 알기 위해서는 후속 연구가 필요합니다. MACS2129-1의 존재는 은하의 진화 과정이 생각보다 다양하고 복잡하게 일어날 수 있음을 보여주고 있습니다.
앞으로 발사될 제임스 웹 우주 망원경과 건설중인 거대 지상 망원경이 완성되면 이렇게 멀리 떨어진 은하에 대해서 더 자세한 정보를 확보할 수 있을 것입니다. 이는 우리의 일상과는 동떨어진 일일 수 있지만, 우리가 사는 은하가 어떻게 형성되었는지를 아는 것은 지금 우리가 어떻게 여기에 있는지를 알기 위한 중요한 과정입니다.
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