110억년 전 우주에서 온 먼지 속 강한 푸른빛 거대은하 발견

천문연 외계행성탐색시스템 관측…"강한 블랙홀과 별 탄생 동시에 일어나"

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 한국천문연구원이 참여한 국제 공동 연구팀이 먼지 속에서도 강한 푸른빛을 내는 거대은하를 새롭게 발견했다.

천문연은 자체 운영 중인 외계행성탐색시스템(KMTNet)으로 발견한 특이 천체 후보를 칠레 제미니 남반구 망원경으로 후속 분광 관측한 끝에 이 같은 성과를 냈다고 13일 밝혔다.

우주 먼지에 가려진 은하는 일반적으로 붉게 보인다.

두꺼운 먼지가 짧은 자외선 파장(푸른빛)은 막고 긴 적외선 파장(붉은빛)은 잘 통과시키기 때문이다.

하지만 이번에 발견된 은하는 이례적으로 강한 푸른빛을 보인다.

자외선 초과로 인해 일어나는 현상으로, '블루독'(BlueDOG·Blue-excess Dust-Obscured Galaxy)이라 불리는 이 은하는 약 110억 년 전 우주에 존재했던 천체이다.

이때는 은하와 블랙홀이 가장 활발히 성장하던 '우주 정오' (Cosmic Noon) 시기였다.

이 은하는 질량이 태양의 약 2조 배에 달하며, 중심에는 태양 질량의 140억 배에 달하는 초대질량 블랙홀이 자리 잡고 있다.

또한 폭발적인 별 탄생 현상이 일어나 은하의 밝기가 태양의 약 80조 배에 달하는 초고광도 특성을 보인다.

이는 은하가 폭풍 성장하는 시기임을 보여주는 특별한 천체임을 시사한다.

연구팀은 블루독이 푸른빛을 내는 이유로 중심 블랙홀 빛이 모(母) 은하 내부 가스와 먼지에 의해 산란하거나, 은하 내에서 최근 일어난 폭발적인 별 생성 때문일 가능성을 제시했다.

산란광이나 폭발적인 별 생성 어느 쪽만으로는 모든 현상을 설명하기 어려워 두 현상이 함께 기여했을 가능성을 열어뒀다.

연구팀은 이 은하가 최근 제임스웹 우주망원경으로 발견돼 '수수께끼 은하'로 불리는 '작은 붉은 점'(Little Red Dots·LRDs)과 닮았다는 사실도 밝혀냈다.

블루독 은하보다 20억 년 앞선 시기의 초기 우주에서 발견된 LDRs 역시 그 안에 강력한 블랙홀 활동과 별 탄생이 공존하는 특징을 갖고 있어, 은하와 블랙홀의 성장 과정을 잇는 연결 고리를 밝힐 단서가 될 것으로 기대된다.

이번 연구를 주도한 정웅섭 천문연 책임연구원은 "적외선 영역에서 매우 밝게 빛나는 초기 은하들의 진화 과정을 추적하던 중에 초대질량 블랙홀의 강력한 활동과 폭발적인 별 탄생이 동시에 일어나는 현상을 포착했다"며 "은하와 블랙홀이 어떻게 함께 질량을 키워나가는지 등을 이해하는 데 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구 성과는 지난 10일 '미국 천체물리학회지'(The Astrophysical Journal)에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr