‘존재할 수 없는 은하’ 발견에 당황한 과학자들

ZF-UDS-7329 우주 초기에 형성된 희귀한 거대 은하. (이미지 출처: JWST NIRCAM)

탄생 시기에 비해 너무 거대한 은하
기존 우주론을 뒤흔들 수도

제임스 웹 우주망원경(JWST)이 130억 년 전에 만들어진 거대 은하를 발견했다. 과학자들은 이 은하의 발견이 기존 우주론에 대한 심각한 도전이 될 것으로 보고 있다.

ZF-UDS-7329로 알려진 이 은하는 태양계가 속한 우리은하보다 훨씬 더 많은 별을 가지고 있다. 문제는 이렇게 큰 규모의 은하가 우주가 시작된 지 불과 8억 년 만에 형성되었다는 것이다.

천문학자들은 최초의 별 그룹이 모여들어서 은하를 만든 시기가 확실하지는 않지만, 그 과정이 빅뱅 이후 수억 년 동안 천천히 진행되었을 것으로 추측한다. 현재 우주론에서는 암흑 물질 후광과 가스, 먼지가 혼합되어 초기의 원시 은하계가 만들어지기 시작했다고 한다.

10~20억 년 이후 초기의 원시 은하는 왜소 은하로 성장했고, 왜소 은하들끼리 서로 합쳐지면서 점차 우리은하와 같이 큰 은하로 성장했다고 한다. 그런데 초기에는 은하 형성에 중추적 역할을 하는 암흑 물질 후광이 축적될 시간이 충분하지 않았기 때문에 ZF-UDS-7329과 같이 큰 은하가 존재한다는 것은 이론상으로는 불가능하다는 것이다.

국제전파천문학연구센터의 천문학자이자 연구 공동 저자인 클라우디아 라고스는 이번 연구에 대한 성명에서 “은하 형성은 암흑 물질이 어떻게 집중되는지에 따라 결정된다. 우주 초기에 이처럼 극도로 거대한 은하가 존재한다는 것은 우리의 표준 우주론 모델에 대한 심각한 도전으로 여겨진다”고 했다.

이 연구 결과는 2월 14일 네이처(Nature) 저널에 발표되었다. 연구 공동 저자이자 호주 스윈번 공과대학의 천문학자인 테미야 나나야카라는 “이것은 은하계가 어떻게 형성되고 진화하는지에 대해 우리가 현재 이해하고 있는 단계를 뛰어넘는 것이다”라고 밝혔다.

기존 우주론을 새롭게 쓰려면 더 많은 연구가 필요하겠지만, 제임스 웹과 같은 고급 망원경 덕분에 인류는 그 어느 때보다 혼란스럽고 불가능해 보이는 우주의 신비를 더 많이 발견하고 있다.

연구팀은 ZF-UDS-7329와 유사한 은하에 대한 탐구를 계속할 계획이며, 이와 같은 은하들이 발견된다면 은하 형성에 대한 기존 이론이 더욱 흔들리게 될 것이라고 했다.