별 만드는 가스 잃으며 '죽음' 향하는 90억광년 밖 은하 관측

은하간 합병 가스방출 촉발..수천만년 내 별 생성 연료 고갈

가스를 방출하는 ID2299 은하 상상도 [ESO/M. Kornmesser 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 은하는 별을 만들지 못하면 죽기 시작한다. 이런 과정이 어떻게 시작되는지 불분명했는데, 지구에서 약 90억 광년 떨어진 초기 우주에서 별을 생성하는 연료인 차가운 가스를 급격히 잃으며 '죽음'으로 향하는 은하가 처음으로 관측돼 학계에 보고됐다.

유럽남방천문대(ESO)와 영국 더럼대학 등에 따르면 이 대학 외부은하센터(CEA)의 안나그라치아 푸글리시 박사가 이끄는 연구팀은 은하 ID2299가 절반 가까운 가스를 방출하는 것을 관측한 결과를 과학 저널 '네이처 천문학'(Nature Astronomy)을 통해 발표했다.

이 은하에서는 태양과 같은 별을 연간 1만 개 만들 수 있는 양의 가스가 은하 밖으로 빠져나가고 있다. 이와함께 은하 중심에서는 우리 은하의 수백 배에 달하는 속도로 많은 별이 만들어지고 있어 앞으로 수천만 년 안에 가스가 고갈될 것으로 전망됐다.

이는 우주 나이가 약 45억년 쯤 된, 인간의 나이로 따지면 청소년기에 벌어진 일이다.

연구팀은 두 은하가 충돌해 ID2299로 합쳐지면서 은하 간 중력 작용으로 전체 가스의 46%가 은하 밖으로 빠져나가게 된 것으로 분석했다.

천문학자들은 가까운 우주에서 별을 새로 만들지 못하고 늙은 별만 가진 죽은 은하를 많이 관측했지만 어떤 과정을 거쳐 이런 상태에 이르게 되는지는 알지 못했다.

시뮬레이션 상으로는 은하 중심의 블랙홀이 주변 물질을 빨아들이거나 강력한 별이 생성되면서 만들어진 바람이 가스를 은하 밖으로 빠져나가게 하는 것으로 분석돼 있다.

그러나 이번 연구 결과를 통해 은하 간 합병도 거대한 가스를 은하 밖으로 빠져나가게 해 별 생성을 중단시키는 요인으로 작용한다는 것이 새로 드러났다.

연구팀은 가스 방출과 이른바 '조수 꼬리'(tidal tail)가 같은데서 은하 간 합병의 단서를 찾았다. 조수 꼬리는 두 은하가 합쳐질 때 별과 가스가 길쭉한 흐름을 형성하며 은하 간 우주로 이어지는 것을 지칭하는 것으로 먼 은하에서는 너무 희미해 잘 관측되지 않는다.

연구팀은 그러나 은하 외곽으로 빠져나가는 가스 흐름이 처음 시작돼 상대적으로 밝을 때 이를 포착함으로써 조수 꼬리와의 상관성을 밝혀낼 수 있었다.

연구팀은 블랙홀이나 별 생성이 만드는 바람과 조수꼬리가 매우 비슷하게 보일 수 있다면서 먼 은하의 바람을 밝혀낸 이전 연구팀 중 일부는 은하에서 방출되는 조수 꼬리를 관측한 것일 수도 있다고 했다.

연구팀은 칠레 북부 사막에 설치된 세계 최대 전파망원경 간섭계인 '아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 집합체'(ALMA)를 활용해 100개가 넘는 은하의 차가운 가스를 관측하다가 가스가 방출되는 현상을 포착했다.

ALMA가 ID2299를 잡은 것은 불과 수분에 그쳤지만 충분한 자료를 제공해 준 것으로 연구팀은 밝혔다.

연구팀은 ALMA를 이용한 추가 관측을 통해 ID2299에서 방출된 가스의 특성을 추가로 밝혀낼 수 있을 것으로 전망했다.

eomns@yna.co.kr

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