빅뱅 이론 뒤집히나…초기 우주에도 '거대 은하' 있었다

빅뱅 후 5~7억년 뒤 우주서 관측
"우주론 모델 수정해야 할 수도"

우주는 '빅뱅'이라는 대폭발로 인해 급격히 팽창했으며, 초기 우주에는 작은 은하밖에 없었다는 기존 우주론이 흔들릴 가능성이 있다. 제임스웹 우주망원경(JWST)이 빅뱅 이후 6억년밖에 안 된 초기 우주를 관측했는데, 그 당시에도 이미 거대 은하가 존재했다는 사실이 밝혀졌기 때문이다.

이보 라베 호주 스윈번대 교수가 이끄는 국제 연구팀은 23일(현지시간) 영국계 국제 학술지 '네이처'에 실은 새 논문을 통해 "빅뱅 5~7억년 후 우주에서 거대은하 6개를 발견했다"라며 "가장 큰 은하의 별 질량은 태양의 1000억배 되는 것으로 추정된다"라고 밝혔다. 5~7억년은 매우 긴 시간처럼 느껴지지만, 우주의 광대한 역사 중 단 3%에 불과한 '찰나'에 가까운 시간이다.

연구팀의 연구 자료는 지난해 6월 제임스웹 망원경이 관측한 자료를 바탕으로 만들어진 것이다.

연구팀은 "이 시기 대부분의 은하는 여전히 작았으며, 시간이 흘러 점진적으로 팽창해 왔다"라면서도 "몇 개의 '괴물급 은하'는 다른 은하보다 훨씬 빨리 성숙했는데 그 원인은 아직 알 수 없다"라고 설명했다.

제임스웹우주망원경이 포착한 빅뱅 후 5~7억년 지난 시점 거대 은하. / 사진=미 항공우주국(NASA)

이번 관측 결과는 천문학계가 전혀 예상치 못한 것이다. 학계는 지금껏 초기 우주의 은하는 매우 작았으며, 대부분 시간이 흐르면서 지금과 같은 형태를 갖춰왔을 것으로 추측했다. 이 때문에 연구팀은 이번 관측에서 발견한 거대 은하에 '우주 파괴자(universe breaker)'라는 비공식 명칭을 부여했다. 기존 우주론을 완전히 뒤엎었다는 뜻을 담은 이름이다.

공동 연구자인 조엘 레자 미 펜실베이니아주립대 교수는 "거대 은하들은 우리의 예상보다 훨씬 발달해 있었다"라며 "우주는 지금껏 학계가 개발해 온 모델보다 훨씬 빠르게 진화했을 수 있다"라고 했다.

그러면서 "이를 설명하려면 우주론의 모델을 바꾸거나, 우주 초기 작은 별과 먼지에 불과했던 클러스터가 은하로 발달했다는 기존의 학설을 수정해야 할 수도 있다"라고 덧붙였다.

한편 이번 연구 결과에 중요한 역할을 한 제임스웹 망원경은 미 항공우주국(NASA), 유럽우주국(ESA), 캐나다우주국(CSA)이 협력해 개발한 새로운 천문관측 설비다. 지금껏 인류가 제작한 우주망원경 중 가장 거대한 규모로, 2021년 연말에 발사됐다. 개발 기간은 프로젝트 준비 기간까지 합쳐 1998년부터 2021년까지 약 23년이며, 제작 비용만 100억달러(약 13조원)에 이른다.

임주형 기자 skepped@asiae.co.kr