빅뱅은 틀린걸까?
지금까지 만들어진 우주 망원경 중 가장 큰 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 첫 관측을 통해 초기 우주에서 예상치 못한 사실을 밝혀냈습니다. 호주 스윈번 공과대학교의 이보 라베 교수가 이끄는 국제 연구팀은 이 망원경의 첫 관측을 통해 우주가 빅뱅으로 탄생한 지 약 5억~7억 년 후의 거대 은하로 추정되는 6개의 천체를 발견했다고 수요일 Nature 저널에 발표했습니다.
이 발견은 우주 초기에 작은 은하가 먼저 생겨나 시간이 지남에 따라 서로 합쳐져 거대 은하로 발전했다고 제안하는 기존 은하 형성 이론에 도전합니다. 후속 연구에서 초기 거대 은하의 존재가 사실로 입증되면 우주론은 다시 쓰여질 수밖에 없을 것입니다.
이번에 발견된 천체 중 가장 큰 천체는 항성 질량이 태양의 1000억 배에 달하는 것으로 추정되며, 은하계 별의 총 질량은 태양의 100억 배에서 1000억 배 사이입니다. 연구진은 은하가 작게 시작하여 점차 더 큰 은하로 진화했다는 기존의 우주론을 뒤집을 수 있기 때문에 이 은하들에 "우주 파괴자"라는 비공식적인 이름을 붙였습니다.
공동 저자인 미국 펜실베이니아 주립대학의 조엘 레자 교수는 "우리는 작고 젊은 은하만 발견할 것으로 예상했지만 대신 우리 은하와 같은 성숙하고 거대한 은하를 발견했다"며 "이는 초기 우주에서 은하의 기원에 대해 과학자들이 알고 있는 것을 완전히 뒤집는 것"이라고 말했습니다.
제임스 웹 우주망원경은 2021년 성탄절에 우주로 발사되어 지난해 1월 지구에서 150만 킬로미터 떨어진 관측 지점에 도착했습니다. 그리고 작년 7월부터 본격적인 우주 관측을 시작했습니다. 이번 발견은 작년 7월에 발표된 첫 번째 관측 데이터의 후속 분석을 통해 이루어졌습니다.
연구진은 제임스 웹 망원경의 관측 자료 중 빅뱅 후 7억 5천만 년에 해당하는 적색편이(z=6.5 및 z=9.1) 영역의 거대 은하를 찾아 태양 질량의 100억~1천억 배에 달하는 거대 은하 6개를 발견했다. 이 은하들의 질량은 기존 이론에서 예측한 값보다 훨씬 크며, 후속 연구에서 확인되면 초기 우주에서 은하가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 빠르게 거대 은하로 성장했다는 증거가 될 것이라고 연구진은 설명했습니다.
태양 질량의 약 1000억 배에 달하는 거대은하는 빅뱅 이후 약 10억 년 후인 적색편이(z)~6에서 발견됐지만, 그 이전의 거대은하는 발견하기 어려운 것으로 알려져 있다. 적색편이는 관측자로부터 멀어지는 물체가 방출하는 빛의 파장이 도플러 효과에 의해 스펙트럼의 붉은 끝으로 이동하는 현상입니다. 이는 우주의 팽창으로 인해 별이나 은하가 멀어지고 있다는 증거이며, 물체의 나이를 측정하는 데 사용됩니다.
적색편이가 크거나 색이 붉을수록 물체가 관측자로부터 멀어지고 나이가 더 오래되었다는 것을 의미합니다. 반대로, 관측자 쪽으로 이동하는 물체에서 나오는 빛은 청색 편이가 발생하는데, 이는 파장이 파란색 쪽으로 이동한다는 것을 의미합니다.
연구진은 이번에 발견한 천체가 은하가 아니라 초질량 블랙홀일 수 있다고 암시했습니다. 그러나 연구진은 이 천체의 질량이 현재 우주에서 가능하다고 생각되는 것보다 100배나 크다고 말했다. 연구진은 관측을 해석하는 데 실수를 저질렀을 가능성을 고려했지만 아직 발견하지 못했다고 덧붙였습니다.
"이 발견은 초기 우주의 은하 형성 과정에 대해 우리가 알고있는 것에 대한 의문을 제기합니다."라고 말했습니다.
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