| 127억 광년 떨어진 거대 원시 은하단 발견 | ||
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 최근 베이징대학교 커웨이리(科維理)연구소 장린화(江林華) 연구팀은 칠레의 마젤란 천문망원경을 이용하여 127억 광년 떨어진 거대 원시 은하단의 미약한 빛을 관측하였다. 관련된 성과는 2018년 10월 15일 23시 "Nature Astronomy" 학술지에 온라인으로 게재되었다. 우주는 약 137억 년 전에 있은 빅뱅에 의해 형성되었다는 이론이 가장 유력하다. 우주 형성의 빅뱅초기 "영아기"의 우주는 극고온, 극고압 상태로 광자, 양성자, 중성자 등 기본입자 밖에 존재하지 않는다. 그 후 우주는 서서히 냉각되었고 수십만 년 시간을 거쳐 원자 등 기본 물질구조가 형성되었다. 이 시기 우주는 태양도 별도 없는 암흑세상이었다. 지금의 우주를 100세 노인이라 가정하면 약 7세, 즉 "유성샤오"(幼升小, 유치원에서 초등학교에 입학) 나이에 중력 작용에 의해 우주 거대구조가 형성되기 시작하였다. 이 시기에 가장 원시적인 항성, 성계, 블랙홀이 형성되어 우주를 밝혔다. 우주의 "유성샤오" 과정이 어떻게 완성되었는지에 관해서 아직까지 정확한 결론이 없다. 그 원인은 관측자료가 제한적이고 통계기준이 일치하지 않기 때문이다. 해결책은 높은 탐사성능의 천문망원경을 사용하여 백억 년 전에 남겨진, 육안 관측 범위를 벗어난 미약한 빛을 더 많이 발견하는 것이다. 장린화는 미국에서 학문을 탐구하면서 쌓은 관측경험과 협력자원을 확보해 2014년 9월에 베이징대학에 돌아왔고 2015년부터 연구팀과 함께 칠레의 마젤란 천문망원경에 의존하여 은하계 샘플 데이터베이스를 구축하기 시작하였다. 해당 은하계 샘플 데이터베이스는 우주 "유성샤오" 역사 연구에 데이터 지원을 제공할 예정이다. 동 샘플 데이터베이스의 은하계는 전부 우주 "유성샤오" 년대 은하계 후보대상에서 유래하였고 또한 스펙트럼 확인을 거쳐 지구와의 정확한 거리를 추산할 수 있다. 기존 은하계 후보대상으로부터 확인대상을 선별해 그 위치를 확정짓기 위해 2017년에 마젤란 천문망원경은 약 5개 만월 크기의 하늘영역을 조준한 후 탐사기 "시선"을 더 깊은 곳으로 이끌었다. 그 결과 연구팀은 스펙트럼도의 레드시프트 5.7 위치에서 예상외 피크가 나타나는 것을 의외로 발견하였다. "레드시프트 5.7"은 마침 우주 빅뱅 시간과 약 10억 년 떨어진, 지금부터 127억 년 전의 우주 "유성샤오" 나이에 대응한다. 심층 연구 결과 해당 빛은 거대 원시 은하단 또는 동 은하단의 거대 전구천체에서 전해진 것이다. 연구팀은 이론천체물리학적 분석 및 컴퓨터 수치 시뮬레이션을 통해 상기 거대 원시 은하단은 최종 "불가피"하게 약 3,600조 배 태양질량의 은하단으로 변화할 것이라는 "기정사실"을 발견하였다. 연구팀이 이번에 발견한 원시 은하단은 기존에 보고된 적이 없는 우주 초기 최대질량 원시 은하단이다. 동 원시 은하단의 은하계 밀도는 같은 시기 기타 지역 은하계 밀도의 약 7배에 달한다. 우주 초기에 이 같은 거대 고밀도 구조가 존재할 수 있다는 점은 기존에 보고된바 없다. 표준우주모형에 따르면 우주 거대구조 형성은 마치 눈덩이 굴리기처럼 작은 구조가 합병에 합병을 더해 점점 더 큰 구조를 형성한다. 다시말해 가장 큰 구조는 흔히 우주 진화의 후기에 형성된다. 이에 비추어 상기 거대 원시 은하단이 우주의 소년시기에 나타날 가능성은 매우 희박하다. 하지만 연구팀이 이번에 새로 발견한 거대 원시 은하단은 우주 "유성샤오" 시기의 것으로서 이는 생각보다 일찍 거대구조가 나타났음을 설명한다. 표준우주모형을 거스르는 이 같은 발견은 "Nature Astronomy" 원고 심사단의 질의를 받았다. 연구팀은 심사전문가의 건의를 받아들여 논문의 연구방법, 도표 등 논술 부분을 보완하여 최종적으로 채택되었다. 향후 연구팀은 다중 대역 관측 기법을 도입하여 상기 원시 은하단의 내부구조를 심층 연구할 계획이다. 앞으로 더 높은 수준의 망원경 및 수치 시뮬레이션 기술적 지원이 마련되면 더 큰 규모 우주관측이 이루어지고 따라서 더 많은 유사 원시 은하단이 발견될 것이며 우주 구조 형성 관련 지식도 보완될 것으로 전망된다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/10/418689.shtm |
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