(About 12 billion years ago, a dwarf galaxy known as LKH collided with a young Milky Way and merged with it. This artist’s concept portrays that collision. NASA’s Hubble Space Telescope uncovered definitive evidence of this collision by studying globular star clusters. Credit: Illustration: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI))
우리 은하는 지름 10만 광년의 대형 은하로 주변의 여러 작은 은하를 흡수하면서 커졌습니다. 우리 은하 역사상 가장 최근에 일어난 대규모 병합은 궁수자리 왜소은하 (Sagittarius dwarf galaxy)와 병합으로, 60억 년도 더 전에 시작되어 현재까지도 진행 중입니다.
그리고 우리 은하는 더 먼 과거인 100억 년 전에는 가이아-소시지-엔셀라두스(Gaia-Sausage-Enceladus)라는 또 다른 왜소은하를 흡수했습니다. 이 고대의 병합은 우리 은하의 별 원반 구조 에 큰 영향을 미쳤습니다.
천문학자들은 이 두 합병 과정 사이에 또 다른 왜소은하 합병이 있었을 것으로 보고 있습니다. 그런데 허블 우주 망원경은 사실 그 전에도 은하 합병 과정이 있었다는 사실을 발견했습니다.
이탈리아 볼로냐 천체물리학 및 우주과학 관측소의 다비데 마사리 Davide Massari, Astrophysics and Space Science Observatory of Bologna in Italy)와 동료들은 가이아-소시지-엔셀라두스보다 18억 년 전인 118억 년 전 우리 은하 역사의 초창기에 저에너지 크라켄 헤라클레스(LKH, Low-energy-Kraken-Heracles) 합병이 있었다는 연구 결과를 네이처 천문학 (Nature Astronomy)에 발표 했습니다.
지난 몇 년 간 과학자들은 주로 유럽우주국(ESA)의 가이아 임무에서 얻은 데이터를 바탕으로 궁수자리 왜소은하나 가이아-소시지-엔셀라두스 합병에 대한 사실을 알아냈습니다. 하지만 그보다 이전에 있었던 은하 합병은 너무 오래된 일인데다 충돌한 다른 은하와 크기가 비슷해 정확한 실체를 파악하기 힘들었습니다.
연구팀은 허블 망원경을 이용해 우리 은하의 구상성단들을 관측했습니다. 구상성단은 수만 개에서 수백만 개의 별들이 모여 있는 거대한 구형의 집합체로 우리 은하에서 가장 오래된 별들이 포함되어 있습니다. 연구팀은 허블 망원경의 고해상도 심층 이미지 덕분에 이 성단들의 나이와 금속 함량을 전례 없는 정밀도로 측정할 수 있었습니다.
허블 망원경의 정밀한 관측 자료를 활용하여 우리 은하에서 2만 광년 이내에 있는 39개의 구상성단의 정확한 나이와 금속함량(헬륨보다 무거운 원소의 함량)을 측정한 결과, 이 성단들은 금속함량과 관계없이 가이아-소시지-엔셀라두스 병합으로 모인 성단들보다 오래되었지만, 우리 은하에서 탄생한 성단들보다는 젊은 것으로 나타났습니다.
따라서 이 성단들은 별개의, 그리고 훨씬 더 이른 시기에 일어난 병합에서 비롯된 것입니다. 당시 우리 은하가 태양 질량의 약 5억 배에 달하는 별들을 포함하는 왜소 은하를 흡수했는데, 이는 당시 우리 은하 질량의 상당 부분을 차지했습니다. 연구진은 이 왜소 은하를 우리 은하 역사 초기에 병합이 일어났다는 아이디어를 지지했던 세 편의 연구 논문을 기리기 위해 저에너지 크라켄 헤라클레스(LKH)라고 명명했습니다.
물론 LKH가 유일한 극초기 은하 합병은 아닐 수 있습니다. 빅뱅에서 20억 년 밖에 되지 않은 시점에는 우주가 크게 팽창하기 전이라 많은 은하들이 가까이 붙어 있었고 그만큼 충돌 기회가 많았기 때문입니다. 다만 오래된 일일수록 밝혀내기 쉽지 않습니다.
앞으로 더 많은 오래된 합병 은하의 흔적을 찾을 수 있을지 주목됩니다.
참고
Davide Massari et al, Evidence of a massive accretion event 1.8 billion years before the Gaia-Sausage-Enceladus merger, Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-026-02931-5
https://phys.org/news/2026-08-hubble-merger-mystery-milky-early.html
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