지름 13억광년 거대 천체 발견…"기존 우주론으론 설명 어려워"

제243회 미국천문학회 회의서 발표

새로 발견된 우주 천체는 지구에서 관측했을 때 보름달 15개를 붙여놓은 것과 비슷한 크기로 보인다. 게티이미지뱅크 제공

기존 우주론으론 설명하기 어려운 거대한 우주 천체가 관측됐다. 크고 둥근 고리 모양으로 지름이 13억 광년에 이른다. 

영국 일간지 가디언, 인디펜던스 등에 따르면 영국 랭커셔대 제레미아 호록스 연구소 연구팀이 이같은 관측 결과를 11일(현지시간) 미국 뉴올리언즈에서 열린 제243회 미국천문학회(AAS)에서 발표했다. 

거대한 고리 모양이어서 '빅 링(Big Ring)'이라는 이름이 붙은 천체는 연구팀이 2021년 관측한 거대 천체 '자이언트 아크'와 함께 지금까지 관측된 천체 중 가장 큰 천체 중 하나로 꼽히게 됐다.  

연구팀은 은하의 3차원 분포 지도를 완성하는 천문 관측 프로젝트인 '슬로안 디지털 스카이 서베이(SDSS)'의 데이터를 분석했다. 그 결과 지구에서 약 90억 광년 떨어진 곳에서 지름이 약 13억 광년에 이르는 고리 모양의 '빅 링'을 발견했다. 연구팀은 "지구에서 관측할 때 보름달 15개를 합친 것과 비슷한 크기로 보인다"고 설명했다. 

앞서 2021년 6월 연구팀이 발견한 '자이언트 아크'는 전체 길이가 약 33억 광년에 이르는 천체로 은하 성단들을 비롯해 가스와 먼지로 이뤄진 것으로 확인됐다.

천문학계는 기존 우주론으로는 빅 링, 자이언트 아크처럼 거대한 우주 천체의 존재를 설명하기 어렵다고 본다. 현대 우주물리학에서 제시하는 '우주론'에 따르면 우주 물질은 우주 전체에 균일하게 분포돼 있다. 관측 가능한 우주 공간 내에서 다른 영역보다 특별히 더 많은 물질을 가진 영역은 없다고 본다. 

중력의 불안정성에 의해 거대한 천체가 형성될 순 있지만 모든 물질이 균일하고 유한하게 분포돼 있는 우주에서 단일 천체의 크기가 12억 광년을 넘기 어렵다는 게 기존 이론이다. 빅 링과 자이언트 아크는 우주의 균일성을 깨는 일종의 '불규칙성'을 갖는다는 설명이다. 

빅 링과 자이언트 아크는 모두 목동자리 근처에 형성돼 있다. 빅 링과 자이언트 아크가 서로 연결돼 있는 더 거대한 우주 시스템의 일부일 가능성도 있다고 본다. 우주를 이루는 중입자 물질의 밀도가 변하면서 생기는 우주 '음향 파동' 현상의 유형일 수도 있다는 가설도 제기된다. 

'끈이론'으로 설명하려는 시도도 있다. 끈이론은 우주가 만물의 최소 입자인 '점'으로부터 시작됐다'고 설명하는 빅뱅 우주론과 달리 '진동하는 끈'이 우주의 기본 입자라는 이론이다. 우주 물질이 뭉치면서 일종의 대규모 단층선인 빅 링이 탄생했다는 이론이다.  

이번 연구를 이끈 알렉시아 로페즈 박사후연구원은 "빅 링과 같은 천체가 계속해서 발견된다는 건 기존의 우주모형을 재고할 필요가 있다는 뜻"이라며 "우주모형을 보완할 새로운 우주론이 필요하다"고 밝혔다. 

'빅 링'과 '자이언트 아크'를 묘사한 일러스트. 파란 점이 빅링, 빨간 점이 자이언트 아크. 영국 랭커셔대 제공

[박건희 기자 wissen@donga.com]