130억 년 전 '돌연사'한 은하, 제임스웹우주망원경으로 관측

빅뱅 이후 7억 년 만에 별 생성 멈춰

천문학자들이 제임스 웹 우주 망원경(JWST)으로 관측한 '죽은' 은하. 이 은하는 빅뱅 이후 7억 년 만에 별 생성을 멈췄다. JADES Collaboration 제공

천문학자들이 130억 년 전 갑자기 새로운 별 생성을 멈추고 '죽은' 은하가 관측됐다.

토비아스 루저 영국 케임브리지대 카블리 우주론 연구소 연구원이 이끈 국제 공동연구팀은 빅뱅 이후 불과 7억 년 만에 별 생성을 멈춘 은하를 제임스웹 우주망원경(JWST)으로 관측했다고 6일(현지시간) 국제학술지 '네이처'에 발표했다.

새로운 별은 가스 구름이 뭉쳐 탄생한다. 은하가 새로운 별을 만들려면 주변에 가스가 많이 필요하다. 빅뱅 이후 첫 수억 년 동안 초기 우주에는 가스가 매우 풍부했기 때문에 은하가 활발히 별을 만들 수 있었다. 연구를 이끈 루저 연구원은 이 모습을 '무한 뷔페'라고 표현했다.

연구팀은 JWST로 관측한 데이터를 분석해 이 은하가 생긴 뒤 3000만~9000만년 사이에 짧고 강렬하게 별을 형성했고, 관측 시점으로부터 1000~2000만 년 전에 갑자기 별 형성이 멈췄다는 사실을 확인했다. 하지만 은하가 활발히 별을 만들 수 있는 환경인 초기 우주에서 은하가 갑자기 별 생성을 멈춘 명확한 이유를 찾지 못했다. 

은하에서 새로운 별이 생기지 않는 이유는 다양하다. 먼저 근처 블랙홀이 은하 밖으로 가스를 빼내 별 형성이 빠르게 멈출 수 있다. 또 은하 주변에 가스가 없는 상태에서 빠르게 별이 만들어져도 가스가 빠르게 소모되어 새로운 별이 만들어지지 않을 수 있다.

이런 과정은 수억 년 이상씩 걸리기 때문에 이번에 관측한 은하를 설명하기에는 부족하다. 루저 연구원은 "초기 우주에서는 모든 일이 더 빠르게 일어났고, 은하가 별을 만들다가 휴면 또는 소멸하는 과정도 마찬가지일 수 있다"고 추측했다.

이전에도 초기 우주에서 죽은 은하가 관측된 사례가 있지만, 이번 은하가 가장 오래전에 활동을 멈춘 은하다. 연구팀은 "이 은하는 우리가 관측한 시점에서 죽은 것처럼 보이지만, 이후 130억 년 사이에 다시 살아나서 새로운 별을 형성했을 가능성도 있다"며 "초기 우주에서 이 은하와 비슷한 다른 은하를 더 많이 관측할 필요가 있다"고 말했다.

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]