우주 이야기 1128 - ALMA가 발견한 우주 극초기의 나선 은하

(ALMA detected emissions from carbon ions in the galaxy. Spiral arms are visible on both sides of the compact, bright area in the center of the galaxy. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Tsukui & S. Iguchi)

현존하는 가장 강력한 전파 망원경 중 하나인 ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)가 빅뱅 직후 14억년 밖에 되지 않은 나선 은하를 발견했습니다. ALMA 데이터를 분석해 이를 발견한 일본 종합 연구 대학원 대학의 타카후미 츠쿠이(Takafumi Tsukui, a graduate student at SOKENDAI)는 처음에는 매우 가까운 은하라고 생각했습니다. 회전하는 디스크와 나선 팔, 중앙에 몰려 있는 별과 가스가 상당히 진화된 나선 은하로 보였기 때문입니다.

우리 은하를 비롯해서 많은 대형 은하가 나선 형태를 지니고 있지만, 초기 은하는 별은 적고 가스는 많은 덩어리 형태로 여러 단계를 거쳐 나선 은하로 진화되었다고 보고 있습니다. 하지만 연구팀이 발견한 BRI 1335-0417는 적색편이 z=4.41에 달하는 매우 멀리 떨어진 은하로 거리가 124억 광년에 달합니다. 다시 말해 124억 년 모습 혹은 빅뱅 직후 14억 후의 모습을 보고 있다는 이야기입니다.

BRI 1335-0417는 생성 초기 단계에 있는 은하이지만, 확인된 나선 구조만 반지름 15000광년에 달하며 질량은 대형 은하인 우리 은하에 맞먹는 것으로 보입니다. 다만 질량만으로는 이렇게 초기 단계에 나선 구조를 형성한 이유를 설명할 수 없습니다. 연구팀은 ALMA의 분해능으로도 확인할 수 없는 다른 작은 은하의 중력 간섭이 이유일 수 있다고 추정했습니다. 물론 정확한 이유를 알기 위해서는 더 강력한 망원경으로 이 은하를 관측해야 합니다.

과연 더 강력한 차세대 망원경으로 관측했을 때 이 은하 주변에서 무엇이 발견될지, 그리고 무슨 사연으로 이렇게 처음부터 나선 형태를 지니게 되었는지 궁금합니다.

참고

T. Tsukui el al., "Spiral morphology in an intensely star-forming disk galaxy more than 12 billion years ago," Science (2021). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.abe9680

https://phys.org/news/2021-05-alma-ancient-galaxy-spiral-morphology.html

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