죽었던 은하가 다시 살아났다…좀비은하 발견

곽노필의 미래창
132억 광년 거리의 A2744-YD4
2천만년간 별 생성 멈췄다 재개

빅뱅 후 6억5천만년이 지난 시점의 젊은 은하 A2744-YD4를 묘사한 그림. 태양 질량의 20억배로 추정되는 이 은하에는 이전 세대의 별이 남긴 우주 먼지가 풍부하다. 유럽우주국 제공

죽었다가 다시 살아나 움직이는 좀비를 연상시키는 은하가 발견됐다.

스위스 제네바대 연구진은 제임스웹우주망원경을 이용해 우주 초기에 생겨난 은하 가운데 하나인 A2744-YD4를 관찰한 결과, 빅뱅 이후 불과 6억5천만년 시점의 이 은하가 2천만년 동안 별을 만들지 못하다가 활동을 재개한 것으로 나타났다고 밝혔다.

연구진은 “별을 폭발적으로 만들어내는 은하, 더는 별을 만들지 못하는 은하는 보았지만 별 생성을 멈췄다가 재개하는 은하는 처음”이라고 말했다.

이 은하는 2015년 허블우주망원경 관측을 통해 처음 발견됐다. 이후 2017년 칠레 아타카마사막의전파망원경 알마(ALMA) 관측에서는 성간 먼지와 산소가 내는 빛이 감지됐다. 성간 먼지는 이전 세대의 별이 죽어서 만든 것으로, 초기 은하에서 이미 초신성 폭발 사건이 있었음을 말해준다.

당시 연구진은 A2744-YD4 은하의 먼지는 태양 질량의 600만배에 해당하며, 은하에 있는 모든 별들의 질량을 합치면 태양의 20억배에 이를 것으로 추정했다. 연구진은 또 별 생성 속도를 측정한 결과, 1년에 20개의 태양 질량에 해당하는 별이 만들어지고 있는 것을 알아냈다. 이는 1년에 1개의 태양 질량 별이 생겨나고 있는 우리 은하의 20배다.

허블우주망원경으로 본 40억광년 거리의 거대 은하단 아벨2744(일명 ‘판도라성단’). 은하 A2744-YD4(왼쪽 위 네모)는 앞쪽에 있는 아벨2744 은하단의 중력렌즈 효과로 인해 빛이 1.8배 증폭된 덕분에 관측이 가능했다. 유럽우주국 제공

다른 은하와의 충돌에서 에너지 얻은 듯

연구진은 이번 관측에서 같은 은하에서 밝고 어린 별과 어둡고 오래된 별을 함께 발견했다. 이것 역시 이전에는 관측된 적이 없는 사례라고 연구진은 설명했다. 연구진이 관측된 별들의 나이를 비교 분석한 결과, 은하 초기 약 1억년 동안 별이 왕성하게 만들어진 뒤 약 2천만년 동안은 조용했다가 이후 다시 별을 쏟아내기 시작한 것으로 드러났다.

연구진은 이 은하가 이런 독특한 행태를 보인 이유를 두 가지로 추정했다.

하나는 다른 은하와의 합병(충돌)이 죽은 은하에 별 생성에 필요한 새로운 에너지를 공급했을 수 있다는 것이다. 다른 하나는 초신성 폭발로 날아갔던 가스가 무슨 이유에서인가 다시 돌아왔을 수도 있다는 것이다. 둘 중 어느 쪽에 해당하더라도 그런 사례는 처음이라고 연구진은 덧붙였다.

*논문 정보

https://doi.org/10.48550/arXiv.2407.07937

Rising from the ashes: evidence of old stellar populations and rejuvenation events in the very early Universe.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr