[아하! 우주] 우리은하 뒤편에 숨어있는 ‘유령 은하’ 찾았다

[서울신문 나우뉴스]

지구에서 관측한 ‘유령 은하’ 안틀리아 2(왼쪽 상단 점선 동그라미)와 우리 은하(왼쪽 하단), 그리고 대마젤란은하(오른쪽 하단)의 모습.(사진=가브리엘 토렐바, 바실리 벨로쿠로프, 세르주 브루니에/유럽남방천문대(ESO))

이른바 은하수로 불리는 우리은하의 가장자리 뒤편에 놀라울 정도로 희미한 위성 은하 하나가 숨어있는 것으로 나타났다.

국제 천문학 연구진은 유럽우주국(ESA)의 ‘가이아 위성’ 관측자료를 검토하는 조사 중에 유령처럼 희미한 위성 은하 ‘안틀리아 2’(Antila 2)를 발견했다고 밝혔다.

이른바 ‘안트 2’(Ant 2)라는 약자로 불리는 이 위성 은하는 우리은하에서 공기펌프자리(constellation of Antlia) 방향으로 약 13만 광년 거리에 있어 이런 이름이 붙여졌다.

가이아 위성을 통해 알아낸 ‘유령 은하’ 안틀리아 2(오른쪽부터 순서대로)와 우리은하, 대마젤란은하의 크기 비교 모습.(사진=바실리 벨로쿠로프, 앨리슨 스미스 등)

특히 안트 2 은하는 지금까지 우리은하 근처에서 확인된 위성 은하 60여 개 중에서 가장 크다고 알려진 ‘대마젤란은하’(LMC) 만큼이나 크다. 따라서 이 은하는 우리 은하의 3분의 1 정도 크기로 확인되고 있지만, 밀도가 극도로 낮은 탓에 거기서 나오는 빛은 1만 분의 1 수준으로 어두워 지금껏 발견되지 않았다. 이에 따라 왜소 은하로 추정되고 있는 이 은하에는 ‘유령 은하’라는 별칭까지 붙었다.

연구를 이끈 대만 중앙연구원 산하 천문천체물리연구소(ASIAA)의 가브리엘 토렐바 박사는 “이는 그야말로 유령 은하다. 안트 2와 같은 확산 은하는 이전까지 간단하게 볼 수 없었다”면서 “이번 발견은 가이아 위성의 뛰어난 성능 덕분에 가능했던 일”이라고 설명했다.

항성 약 17억 개에 관한 가이아 위성의 관측자료를 기반으로 만든 우리은하와 이웃 은하들의 모습(사진=ESA/Gaia/DPAC)

안트 2와 같은 왜소 은하들은 초기 우주에서 형성됐다. 연구진은 새로운 위성 은하를 찾기 위해 가이아 위성의 관측 자료에서 ‘거문고자리 RR형 변광성’(RR Lyrae stars)을 집중적으로 조사했다. 푸른 빛을 내는 이들 별은 생성 시기가 오래돼 금속 성분이 낮아 안트 2와 같은 왜소 은하에서만 발견돼 왔기 때문이다.

또 연구진은 거문고자리 RR형 변광성을 통해 이 은하의 좌표를 확인하는 후속 조사에서 지구의 움직임 탓에 몇 달 밖에 관측하지 못하는 문제에 직면하기도 했지만, 100개가 넘는 적색거성이 함께 움직이는 것을 스펙트럼상에서 확인함으로써 이 은하가 우리 은하와는 약 13만 광년의 거리를 유지하고 있다는 점을 확인할 수 있었다.

대마젤란은하의 모습.(사진=즈데네크 바든/ESO)

이밖에도 연구진은 안트 2의 질량이 같은 크기 은하보다 100배나 적고 거느린 별도 훨씬 적다는 점을 확인했다. 하지만 오늘날 은하 형성 모델로는 안트 2의 크기에 질량이 이처럼 낮고 LMC보다 1만 분의 1 정도 어두운 점을 설명하지 못한다.

연구에 참여한 미국 카네기멜런대학 물리학과의 세르게이 코포소프 조교수는 “안트 2가 이처럼 적은 질량을 지닌 것으로 보이는 이유는 우리은하의 조석력에 의해 빼앗긴 것이라고 단순히 설명할 수는 있지만, 조석력으로 질량을 잃은 것이라면 크기가 줄어들지 안트 2처럼 크기가 큰 것은 아직 설명할 수 없는 부분”이라고 말했다.

물론 벨로쿠로프 박사는 이 은하에서 항성 진화가 활발한 탓에 그 크기가 커졌을 가능성도 있다고 말하지만, 이 은하의 비정상적인 크기와 광도 탓에 어떤 과정이 원인이 됐는지는 여전히 불명확하다.

연구에 동참한 매슈 워커 카네기멜런대 조교수도 “우리은하 옆에 있는 위성 은하 60여 개와 비교하면 안틸라 2는 그야말로 괴짜”라면서 “우리는 이 은하가 빙산의 일각일 뿐이며 이 은하와 비슷한 거의 보이지 않는 왜소 은하들이 우리 은하를 둘러싸고 있을지도 모른다”고 덧붙였다.

자세한 연구 성과는 미국 코넬대가 운영하는 온라인 논문저장 사이트 ‘아카이브’(arxiv)에 9일 실렸다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

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