99.9% '암흑물질'로 구성 추정…허블우주망원경, 은하 후보 발견

지구에서 3억 광년(1광년은 빛의 속도로 1년간 이동한 거리) 떨어진 페르세우스 은하군에서 발견된 암흑 은하 후보(주황색 동그라미). 구상성단 4개(파란색 동그라미)가 밀집한 모습이 실마리가 됐다. NASA, ESA, Dayi Li, Joseph DePasquale 제공

천문학자들이 구성 질량 99.9%가 암흑물질로 추정되는 희귀한 '암흑 은하' 후보를 발견했다.

미국 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)은 허블 우주망원경으로 구성요소 99.9%가 암흑물질로 추정되는 암흑 은하 후보 'CDG-2'를 발견했다고 18일(현지시간) 발표했다. 다이 리 캐나다 토론토대 연구원이 주도한 이번 연구성과는 지난해 6월 '천체물리학 저널 레터스'에 처음 공개됐다.

우주를 설명하는 표준모형에 따르면 우주는 암흑에너지 68.3%, 암흑물질 26.8%, 물질 4.9%로 이뤄졌다. 암흑물질은 눈이나 망원경으로 보이지 않지만 질량이 있어 중력이 작용해 천체의 움직임 등을 설명한다. 과학자들은 암흑물질이 먼저 뭉친 후 일반적인 물질을 끌어당겨 별과 은하가 형성됐을 것이라고 예상한다.

연구팀은 허블 우주망원경으로 촬영한 고해상도 우주 이미지를 분석해 암흑 은하 후보인 CDG-2를 발견했다. 지구에서 3억 광년(1광년은 빛의 속도로 1년간 이동한 거리) 떨어진 페르세우스 은하군 내에 구상성단 4개가 밀집한 모습을 발견한 것이 실마리다. 

구상성단은 수만~수백만 개의 별들이 둥근 형태로 밀도 있게 모인 천체로 강한 중력에도 쉽게 흩어지지 않는다. 발견된 구상성단들은 주변의 강한 중력에 붙잡힌 것으로 분석됐다. 암흑 은하를 추적하는 신호 역할을 한다는 뜻이다.

질량의 최대 99.9%가 암흑물질로 추정되며 지금까지 발견된 은하 중 암흑물질 비중이 가장 큰 은하일 가능성이 제시됐다. 새로운 별을 형성하는 수소 기체 등의 물질은 주변 다른 은하와의 중력 상호작용으로 사라졌다는 분석이다.

분석에 따르면 CDG-2는 태양과 비슷한 별 600만개분의 빛을 낸다. 보통 수천억개의 별이 존재해 훨씬 밝은 빛을 내는 기존 은하와는 대조적이다. 연구결과는 우리은하를 포함한 밝은 은하와 운명이 갈린 어두운 은하들에 대한 이해를 도울 것으로 기대된다.

연구팀이 2022년 제시한 암흑 은하 후보 'CDG-1'에서는 후속 연구에서 관련 증거가 발견되지 않은 바 있다.

연구에 참여하지 않은 레이니어 펠레티에 네덜란드 흐로닝언대 교수는 국제학술지 '사이언스'에 "발견된 구상성단이 정말 구상성단인지 입증하려면 해당 천체의 스펙트럼 정보를 얻어야 하는데 매우 어려운 기술"이라며 "시선 방향에서 가까이 모여 보이는 은하일 가능성도 있다"고 밝혔다.

<참고 자료>
- doi.org/10.3847/2041-8213/adddab

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]