천문학자들이 제임스웹 우주 망원경(JWST)을 이용해 현재까지 관측된 가장 오래된 '죽은 은하'를 발견했다. 이 은하는 우주가 현재 나이인 약 138억 년에서 7억 년밖에 되지 않았을 때 존재했다.

CNN은 6일(현지시간) 연구팀은 그러나 'JADES-GS-z7-01-Qu'라는 이름이 붙은 이 은하가 130억 년 이상 전에 별 형성이 시작된 직후 갑자기 별 형성을 중단한 이유를 아직 밝혀내지 못했다고 전했다.

이번 발견에 대한 논문은 지난 3월 6일 학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다.

관측 데이터 분석 결과 이 은하는 3000만년~9000만에 걸쳐 짧고 강렬하게 새로운 별을 형성한 뒤 관측 시점으로부터 1000만년~2000만년 전에 별 형성이 갑자기 멈춘 것으로 추정된다. 

연구팀은 빅뱅 직후 빠르게 진화하다가 곧 죽은 채로 발견된 이 은하에 대해 놀라움을 표했다. 

케임브리지 대학 카블리 우주론 연구소의 은하 외 천체 물리학 박사 과정생인 수석 연구 저자 토비아스 루저(Tobias Looser)는 성명서에서 "우주의 처음 수억 년은 매우 활동적인 시기였으며, 많은 가스 구름이 붕괴하여 새로운 별을 형성했다"라고 말했다. 그는 "은하가 새로운 별을 형성하려면 풍부한 가스 공급이 필요하며 초기 우주는 무한 뷔페와 같았다"라고 비유했다.

일반적으로 과학자들은 우주가 좀 더 오래된 시점에서 엑스선 극대질량 블랙홀과 같은 신비로운 존재들의 영향으로 별 형성이 억제되는 은하들을 관측했다.

초질량 블랙홀이나 별들의 격렬한 상호작용은 은하에서 가스를 급격하게 분출시켜 별 탄생을 순식간에 봉쇄할 수 있다. 또한, 별들의 탄생 과정에서 너무 많은 가스가 소비되어 향후 별 형성을 위한 재공급이 불가능할 수도 있다.

이 연구의 공동 저자인 케임브리지 대학의 카벤디쉬 연구소와 카블리 우주론 연구소의 실험 천체 물리학 교수 로베르토 마이올리노 박사는 성명에서 "현재로서는 이러한 시나리오 중 어떤 것이 우리가 웹에서 본 것을 설명할 수 있는지 확신할 수 없다"고 말했다.

이번 발견은 기존 은하 진화에 대한 이론과는 맞지 않는 것으로 천문학자들은 은하가 새 별 형성을 왜 멈추었는지, 별 형성에 영향을 미치는 요인이 수십 억년에 걸쳐 변화했는지에 대한 새로운 통찰력을 제공할 것이라고 말했다. 

마이올리노 박사는 "지금까지 초기 우주를 이해하기 위해 우리는 현대 우주를 기반으로 한 모델을 사용했다. 그러나 이제 우리는 훨씬 더 먼 시간을 거슬러 올라가서 이 은하에서 별 형성이 매우 빠르게 중단된 것을 관찰할 수 있기 때문에 현대 우주를 기반으로 한 모델을 재검토해야 할 수도 있다"고 덧붙였다.

그동안은 현대 우주 모델을 기반으로 초기 우주를 이해해 왔지만, 훨씬 더 오래된 시대를 관측하면서 별 형성이 매우 빠르게 멈추었다는 사실이 확인된 것. 과학자들은 이 때문에 현대 우주 모델을 재검토해야 할 필요성을 제기한 것이다.

연구팀이 웹 탐사를 통해 갓 발견된 죽은 은하 JADES-GS-z7-01-QU는 별 생성이 갑자기 중단되기 전 3000만 년에서 9000만 년 사이 지속된 짧고 강력한 별 폭발을 경험했음을 밝혀냈다.

루저 연구원은 "초기 우주에서는 모든 것이 더 빠르고 극적으로 일어나는 것처럼 보이며, 여기에는 은하가 별을 형성하는 단계에서 휴면 또는 소멸 단계로 이동하는 것도 포함될 수 있다"고 말했다.

연구에서 밝혀낸 죽은 은하는 천문학자들이 처음 발견한 것은 아니지만, 지금까지 관측된 가장 오래된 것이다. 

이 은하는 아직 별을 형성하고 있는 우리 은하 근처의 왜소 은하인 ‘소마젤란 은하(SMC)’와 비슷한 저질량을 가졌다. 남쪽 지방에서 흔히 발견되는 마젤란 은하는 대마젤란 은하와 소마젤란 은하 두 부분으로 나뉘어져 있다. 두 마젤란 은하는 우리 은하 주위에 있는 불규칙 왜소 은하로 과거 마젤란 성운이라고 불렸다.

연구팀은 이 은하는 소마젤란 은하와 비슷한 수준의 질량으로, 지금까지 관측된 초기 우주의 다른 죽은 은하보다 훨씬 작다며 제임스웹 우주 망원경의 뛰어난 성능 덕분에 관측이 가능했다고 말했다.

새로 발견된 죽은 은하는 지구로부터 수십억 광년 떨어져 있다. 광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리다.

제임스웹 망원경은 은하가 과거에 존재했던 모습을 관찰하고 있으며, 천문학자들은 은하가 부활해 별 형성을 다시 시작했을 가능성을 배제하지 않고 있다.

연구팀은 "우리는 초기 우주에서 이와 같은 다른 은하들을 찾고 있으며, 이를 통해 은하들이 새로운 별 형성을 왜 중단하는지에 대한 제약 조건을 설정하는 데 도움을 줄 것”이라고 말했다. 아울러 "초기 우주의 은하들이 '죽었다’가 다시 살아날 가능성이 있을 수도 있다. 이를 규명하기 위해서는 더 많은 관측이 필요하다"고 설명했다.