에포크타임스

미국 항공우주 전문매체 스페이스닷컴은 밀라노-비코카 대학의 천문학자 연구팀이 초기 우주에서 117억 광년 떨어진 곳에서 거대한 나선 은하를 발견했다고 지난 4월 3일 보도했다. ‘큰 바퀴(Big Wheel)’라는 별명을 가진 이 은하는 초기 우주에서 관측된 은하 중 가장 큰 은하에 속한다.

과학자들은 제임스 웹 우주 망원경(JWST)을 사용해 강력하고 활동적인 초질량 블랙홀인 퀘이사 근처에서 큰 바퀴를 발견했다. 이 은하는 지구에서 117억 광년 떨어져 있으며, 매우 빠른 회전 속도와 거대한 체적 때문에 이렇게 불린다. 질량은 우리 은하의 5배가량 되며 폭이 10만 광년이다.

천문학자들은 웹 망원경의 근적외선 분광기(NIRSpec)의 분광 관측을 통해 큰 바퀴가 회전하는 원반이라는 사실을 확인했다. 이 은하의 회전 곡선은 나선 은하의 중요한 특징으로, 성숙한 은하에서 흔히 볼 수 있는 평평한 회전 곡선의 전형적인 패턴을 보여준다. 은하의 회전 속도는 중심에서 바깥쪽으로 이동함에 따라 증가하며 초당 최대 수백 마일에 달하는데 이 또한 성숙 은하와 유사하다.

큰 바퀴의 회전 속도는 은하 크기와 회전 속도 사이의 현재 관찰된 상관관계인 국부적 툴리-피셔 방정식과 일치한다. 이것들이 의미하는 바는 이 은하가 젊음에도 불구하고 현재 우주에서 볼 수 있는 가장 크고 성숙한 나선 은하와 같은 방식으로 행동한다는 것이다. 큰 바퀴가 존재하던 시기 대부분의 은하는 모두 더 작고 초기 발달 단계에 있다. 하지만 큰 바퀴는 이미 완전히 형태를 갖췄다.

이번 연구의 수석 저자이자 칼텍 천문학 교수인 찰스 스타이델은 성명에서 “이 은하는 지금까지 발견된 가장 큰 나선 은하”라며 “이는 초기 우주에서는 전례가 없는 놀라운 일”이라고 말했다.

그렇다면 어떻게 이런 일이 일어날 수 있을까?

이 은하는 우주 평균보다 10배 이상 은하 밀도가 높은 은하가 밀집된 영역에 위치해 있다. 또한 이 밀집 지역에서 가스가 풍부한 은하들의 잦은 합병이 이 은하의 큰 크기와 빠른 성장에 기여했을 것으로 추정된다.

이 연구의 공동 저자인 세바스티아노 칸탈루포는 성명에서 “우리는 이것이 어떻게 특정 은하가 초기 우주에서 일반적으로 느린 별 형성 과정을 우회해 엄청난 크기로 성장할 수 있었는지 이해하는 데 도움이 될 수 있다고 생각한다”라고 말했다.

이번 발견은 은하의 형성이 예전에 생각했던 것처럼 느리고 점진적인 것이 아닐 수 있음을 보여주는데, 특히 가스가 풍부하고 은하가 합병되는 환경에서 그렇다.

큰 바퀴 은하는 현재 우주론에 도전한다. 그것의 크기와 질량은 비슷한 적색편이 은하에 대한 예측을 훨씬 초과해 은하 집단에서 특이한 사례다. 천문학자들은 이렇게 밀도가 높은 조건에서 은하가 빠르게 성장할 가능성을 설명하기 위해 기존 이론을 수정해야 할 수도 있다. 이 연구 결과는 올해 3월 17일 ‘네이처 천문학’ 저널에 게재됐다.

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JWST finds spiral galaxy about 5 times more massive than Milky Way — scientists call it ‘Big Wheel’