거대한 은하가 죽어버린 까닭은?

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항성 생성을 멈춘 은하 'MRG-M0138'. 사진= Kate Whitaker 트위터
<항성 생성을 멈춘 은하 'MRG-M0138'. 사진= Kate Whitaker 트위터>

우주의 나이는 약 138억살로 계산된다. 이 우주가 약 30억 살이었을 때 우주에는 가장 많은 별이 탄생했다. 젊은 우주에서 수많은 별들을 만들어내던 은하는 아직까지 살아있을까?
 
케이트 휘터커(Kate Whitaker) 미국 메사추세츠대학교 애머스트 천문학과 교수가 이끄는 연구팀은 ‘죽은 은하’ 6개를 관측한 연구 결과를 국제학술지 네이처에 발표했다.

6개 죽은 은하 중 하나인 ‘MRG-M1341’ 사진=Joseph DePasquale(STScI)
<6개 죽은 은하 중 하나인 ‘MRG-M1341’ 사진=Joseph DePasquale(STScI)>

연구팀은 허블 우주 망원경과 대형 전파 망원경 알마(ALMA)를 결합한 망원경으로 6개 거대한 은하를 관측했다. 은하의 빛을 확장하고 증폭시켜 추적했다. 관측된 이미지 속 노란색 빛은 별빛, 보라색은 차가운 먼지를 나타낸다.

휘터커 교수팀이 발견한 6개 초거대 은하는 더이상 별들을 만들지 않으며, 활동을 멈추고 정지해 있다. 연구팀은 이 은하들이 별들이 생성되지 않는 것에 의아함을 느꼈다. 110억년 전 초기 우주의 풍부한 ‘차가운 가스’와 이를 대신할 ‘차가운 먼지’를 생각해 본다면 은하가 현재 항성 생산 최고점에 이르렀을 것으로 추측했기 때문이다.

살아있는 은하 ‘MRG-M2129’. 보라색의 차가운 먼지가 주변에 있다. 사진=Joseph DePasquale(STScI)
<살아있는 은하 ‘MRG-M2129’. 보라색의 차가운 먼지가 주변에 있다. 사진=Joseph DePasquale(STScI)>

그러나 발견된 6개 은하는 활동을 멈추고 텅 빈 채로 우주에 있다. 알마가 감지한 은하들은 모두 주변에 보라색의 차가운 먼지가 존재하지 않았다. 은하가 죽은 이유는 확실하지 않지만 몇가지로 추측된다.

휘터커 교수는 “빅뱅이 일어난 후 일찍 형성된 거대 은하가 일찍 죽어버린 이유는 초기의 항성 연료인 ‘차가운 가스’가 부족하기 때문으로 추측된다”고 말했다. 이들 은하가 단지 생성 초기부터 차가운 가스가 부족했으며, 연료 소진 후 빠르게 활동을 멈췄을 수 있다는 설명이다.

다른 가능성도 있다. 은하 중심에 있는 초거대 블랙홀이 주변 가스들을 모두 가열시켜 은하가 활성화되는 데 필요한 ‘차가운’ 가스가 부족할 수도 있다. 혹은 단순히 은하가 가스를 모두 사용해 중단됐을 가능성도 열려 있다.

죽은 것이 아닌 멈췄을 가능성도 배제할 수 없다. 허블 망원경이 발견한 이 은하들은 완벽하게 ‘죽었다’고 표현하기는 어렵기 때문에 주변의 가스와 먼지들을 먹어 치우고 다시 젊어지며 왕성한 활동을 시작할지도 모른다. 휘터커 교수는 항성 생성이 다시 시작된다면 현재 멈춘 상태가 ‘얼어있는 것’이라고 표현했다.

전자신문인터넷 서희원 기자 (shw@etnews.com)