지구에서 가장 멀리 있는 은하

지구에서 가장 멀리 있는 은하

지구에서 가장 멀리 있는 은하

지구상의 다른 대륙까지의 거리가 얼마나 될지 생각해 보는 것은 그리 어렵지 않아요. 하지만 다른 행성으로 가는 것을 상상하는 것은 그렇지 않을 거예요. 화성까지 가려면 약 7개월이 걸리고, 명왕성에 가려는 계획이라면 이 여행에 인생의 9년을 보내야 해요. 그렇지만 이것은 단지 하나의 끝일뿐입니다. 태양계는 여기서 끝나지 않아요. 태양계의 경계는 태양의 중력이 이웃 별들의 중력보다 강한 곳 힐 스피어(Hill Sphere) - 에 있어요. 태양계의 경우 반지름은 약 2광년이에요. 약 19조 km죠. 이 거리를 상상할 수 있나요? 인간이 만든 가장 빠른 물체 - 속도는 시속 약 60,000km - 로 간주되는 미국의 우주탐사선 보이저 1호(1977년에 발사) 조차도 아직 이 경계에 도달하지 못했어요. 우주는 거대하고, 태양계는 끝없는 침묵 속의 하나의 물방울에 불과해요. 어떤 물체가 우리에게서 얼마나 멀리 떨어져 있는지 알기 위해서는 적색 편이 먼 곳에 있는 성운의 스펙트럼선이 파장이 긴 쪽으로 몰리는 현상 를 사용해요. 분광법을 사용해서 측정이 이루어지는데, 이것이 현재 가장 정확하고 신뢰할 수 있는 방법이에요. 이러한 방법을 통해 지금 우리는 우주와 거의 같은 나이, 즉 거의 130억 년 떨어져 있는 여러 은하에 대해 알고 있어요. 다음에 소개하는 은하들이 그러한 은하랍니다.

z8_GND_5296

이 은하는 텍사스 대학의 천문학자들이 2013년에 큰 곰자리에서 발견했어요. 이 은하는 가장 높은 적색 편이 값을 갖고 있는 은하 중 하나예요. 이 은하에서 나오는 빛은 약 131억 년 걸려서 지구에 도달하는 것으로 추정되고 있지만 우주가 팽창하고 있다는 사실을 고려하면 이 은하는 지금은 지구에서 300억 광년 떨어진 곳에 있어요. 우주의 나이에 대한 현대적 견해로 볼 때 우리가 현재 관찰하고 있는 이 은하의 빛은 우주가 약 7억 년밖에 되지 않았을 때 방출된 거예요. 과학자들은 이 은하와 우리 은하의 별 형성 과정을 비교 연구하고 있어요. 우리 은하에서는 새로운 별이 1년에 1개 꼴로 탄생해요. z8_GND_5296에서는 모든 것이 훨씬 더 집약적으로 이루어지고 있어서 새로운 별은 1년에 300개가 태어난답니다.

EGSzs8-1

방 금 설명한 z8_GND_5296 은하는 가장 오래된 은하라는 명예타이틀을 오래 유지하지 못했어요. 2015년에 과학자들이 EGS-zs8-1 은하를 발견하는 데 성공했는데, 이 은하에서 지구까지 빛이 오는 데 131억 3,000만 년이 걸리거든요. 이 은하는 목동자리에 있어요. 이 은하에서 지구에 도달하는 빛은 빅뱅 후 얼마 지나지 않아서 방출된 것이에요. 이 은하는 허블 망원경을 통해 처음 발견되고 하와이 켁 천문대의 MOSFIRE 분광계의 도움으로 존재가 확인되었어요. 우주의 팽창을 고려하면 지구에서 이 은하까지의 거리는 301억 광년이에요. 하지만 이 은하는 우리 은하에 비하면 아기예요. 질량은 우리 은하의 15%에 불과해요. 빅뱅 이후 약 6억 7,000만 년 지나서 형성되었어요. 이 은하에서 별들의 탄생은 우리 은하에서보다 약 80 배 빨리 이루어져요.

A2744_YD4

이 나이 많은 은하는 조각가자리(남반구)에 있어요. 이 은하는 정말 독특해요. 중력 렌즈 효과 덕분에 관측이 가능했어요. A2744_YD4 은하보다 1.8배 큰 거대한 은하단 Abell 2744 뒤에 위치해 있어요. 2017년에 ALMA 전파 망원경의 도움으로 이 은하를 찾아내는 데 성공했어요. 적색편이는 8.38이에요. 우주의 나이가 6억 년이었을 때의 모습을 지금 우리가 지구에서 보고 있는 거랍니다. 이 은하에서 수많은 빛나는 성간 먼지(태양 질량의 약 600만 배)가 발견되었는데, 이것은 초기의 초신성 폭발이 이미 그곳에서 일어났다는 것을 말해주는 거예요. 이 은하는 먼지가 발견된 은하 가운데 가장 멀리 있는 은하예요. 우주먼지에는 규소, 탄소, 알루미늄이 포함되어 있어요. 그리고 A2744_YD4를 관찰하는 동안 이온화된 산소의 방출도 확인되었는데, 이전에 그러한 거리와 우주의 나이에서는 발견되지 않았어요. 이 은하의 먼지와 산소는 우주 가장 초기의 것들이에요. 이 은하에서는 매년 약 20개의 새로운 별이 탄생해요. 그런데 이것이 이 은하가 흥미로운 이유의 전부가 아니에요. 구성성분의 약 75%는 암흑물질, 20%는 뜨거운 가스이고 5%만이 다른 물질이랍니다.

ULAS J1342+0928 (퀘이사)

은하만이 우주의 깊숙한 곳에 숨어 있는 것은 아니에요. 예를 들면, 2017년 말 현재 목동자리에 있는 퀘이사 - 활동은하핵을 갖는 매우 멀고 밝은 은하로서 중심에는 초거대 블랙홀이 있는 것으로 추측 - ULAS J1342+0928은 적색편이가 7.54로 지금까지 알려져 있는 모든 퀘이사 중 가장 멀리 있어요. ULAS J1342+0928은 지구에서 131억 광년 떨어져 있어요. 이 퀘이사 안에 있는 초거대 블랙홀의 질량은 태양의 8억 배나 돼요. 이 블랙홀은 우주의 나이가 겨우 6억 9,000만 년이었을 때 이미 존재했어요. 엄청난 양의 먼지와 가스가 이 퀘이사에 의해 성간 공간으로 배출되었어요. 적색편이와 우주의 팽창을 고려하면 지구에서 이 퀘이사까지의 거리는 293억 6,000만 광년이에요. 지구에 도달하는 퀘이사의 빛은 빅뱅 이후 6억 9,000만 년밖에 되지 않았을 때, 즉 약 131억 년 전에 나타난 것이에요.

EGSY8 p7

목동자리에 또 하나의 고대은하가 있어요. 이 은하의 적색편이는 8.68이고, 이 은하에서 지구까지 빛이 오는 데는 132억 년 걸려요. 미국 하와이의 켁 천문대에서 MOSFIRE 적외선 분광기를 사용해 발견했어요. 이 은하의 나이는 132억 8,000만 년이에요. 이 은하는 믿어지지 않을 만큼 밝은데, 이것은 뜨거운 별들이 안에 있다는 것을 보여주는 것이랍니다.

GN-z11

이 은하는 현재까지 알려진 모든 우주 은하들 가운데 가장 멀리 떨어져 있어요. 큰 곰자리에 위치하고 있어요. 적색편이는 11.1이고, 빛이 지구까지 오는 데는 134억 년 걸려요. 즉 빅뱅 후 4억 년 후에 방출된 거예요. 이 은하까지의 거리는 허블과 스피처 우주망원경으로 광각 카메라와 최신 분광법을 사용하여 계산했어요. 우주의 팽창으로 인해 현재 GN-z11 은하까지의 거리는 약 320억 광년이에요. 이 은하는 초속 295,000km라는 빛에 가까운 속도로 우리에게서 멀어지고 있어요. GN-z11 은하는 우리 은하보다 25배 작고 질량도 100배 작아요. 아마도 이 은하는 우리와 떨어진 거리에 있어서 절대적인 기록 보유자는 아닐 거예요. 경쟁자는 UDFj-39546284 은하이에요. 이 은하의 적색편이는 11.9로 추정되지만 아직 공식적으로 확인되지는 않았어요.