지금까지 알려진 가장 오래된 극초기 항성을 포함한 먼 은하의 구상성단(球狀星團·globular cluster)의 모습이 제임스웹 우주망원경(JWST)을 통해 포착됐다고 캐나다 토론토대 연구진이 밝혔다.

구상성단으로부터 온 신호를 JWST로 포착해 분석한 결과 그 안에는 우주 탄생 약 5억년 후, 즉 지금으로부터 130억년 전이거나 그보다도 전에 빛나고 있던 초기 항성들이 포함됐을 수 있다는 게 연구진의 설명이다. 이는 지금으로부터 약 46억년 전에 우리 태양이 형성된 것보다 훨씬 오래전이다.

▲ 웹 망원경이 포착한 은하단 'SMACS 0723'의 모습을 담은 '웹의 첫 딥 필드' 이미지.

30일(현지시간) 캐나다 토론토대와 미국천문학회(AAS)에 따르면 이 대학 던랩 천문학·천체물리학 연구소 소속 라미야 모울라 박사와 카르테이크 아이어 박사 등 연구자들이 이런 분석 결과를 발표했다.

이는 올해 7월 11일 미국 항공우주국(NASA)이 일반에 공개한 '웹의 첫 딥 필드'(Webb's First Deep Field) 이미지에 대한 초기 분석 결과다.

우주에서 가장 이른 시기에 등장한 은하 중 일부에 관한 정보일 가능성이 있다는 게 연구진의 설명이다.

연구진은 JWST에 실린 '근적외선 카메라'(NIRCam)와 '근적외선 영상기 및 무(無)슬릿 분광'(NIRISS) 장치 등이 수집한 데이터와 과거 허블 우주망원경(HST)의 옛 데이터를 종합적으로 분석해 이런 결론을 얻었다.

모울라 박사는 "JWST의 제작 목적은 최초의 항성들과 최초의 은하들을 발견하고, 화학 원소들이나 생명을 만들어내는 기본 단위들처럼 우주에서 복잡성의 근원이 되는 것을 우리가 이해하도록 돕는 것"이라고 설명했다.

이어 "웹의 첫 딥 필드에서 이뤄진 이번 발견은 이미 항성 형성의 가장 초기 단계에 대한 상세한 정보를 주고 있다"며 이번 연구 결과가 JWST의 '믿을 수 없는 힘'을 확인해 줬다고 말했다.

연구진은 웹의 첫 딥 필드 이미지 중에서 특정 부분을 집중적으로 분석했다. 연구진이 '스파클러'라고 부르기로 한 은하가 보이는 부분이다.

이 은하는 약 90억 광년 떨어져 있다. JWST로 관측할 때 그 주변에 여러 개 보이는 노랑·빨강으로 빛나는 점(스파클)들의 정체는 분명치 않았다.

연구자들은 이런 스파클들이 우주의 시작인 대폭발(빅뱅) 30억년 후에 항성들을 활발히 형성하고 있는 젊은 성단의 모습일 수도 있고, 매우 늙은 별들이 모인 구상성단의 모습일 수도 있다고 봤다.

구상성단은 은하의 초기 시절부터 형성된 항성 수만∼수천만개가 조밀하게 모인 무리로서, 은하의 초기 형성과 성장을 밝혀 줄 실마리가 될만한 정보를 품고 있다.

우리 은하에는 약 150개의 구상성단이 있으나 이들이 정확히 언제쯤 형성됐는지는 알 수 없는 상태다.

'스파클러 은하' 주변의 점들 중 12개를 분석해 본 결과, 그 중 5개는 지금까지 알려진 가장 오래된 구상성단에 속하는 것으로 보인다고 연구진은 설명했다.

매우 멀리 떨어진 구상성단을 이용해서 먼 은하에서 가장 먼저 형성된 초기 항성들의 나이를 추정한 것은 이번이 처음이다.

아이어 박사는 "JWST로부터 온 첫 이미지들을 보고 멀리 떨어진 은하들 주변에서 오래된 구상성단들을 발견하는 것은 믿을 수 없는 순간이었다"라며 "범위가 넓은 파장들에서 스파클들을 관측할 수 있었기에 이들에 대해 모델을 만들고 이들이 얼마나 오래됐는지, 또 그 안에 항성이 몇 개나 있는지 등 물리적 성질을 더 잘 이해할 수 있었다"고 설명했다.

다만 '빅뱅으로부터 약 5억년 후, 지금으로부터 130억년 전 혹은 그보다도 전'이라는 연대 추정은 초기 분석에서 나온 것이어서 아주 확실하다고 하기는 어렵다는 평가가 나온다.

해당 연구 결과를 실은 논문은 AAS가 발행하는 학술지 '천체물리학 저널 레터스'(The Astrophysical Journal Letters)에 29일 자로 실렸다.

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