빅뱅(Big Bang)이 일어난 지 6억년밖에 안 된 초기 우주에서 질량이 현재 우리은하(Milky Way)의 1만분의 1에 불과하고 가스가 풍부한 초기 형성 단계 은하가 제임스 웹 우주망원경(JWST)에 처음으로 포착됐다.

미국 매사추세츠주 웰즐리대학 라미야 모울라 교수팀은 12일 과학 저널 네이처(Nature)에서 미항공우주국(NASA) 제임스 웹 우주 망원경(JWST)과 중력렌즈(gravitational lensing)의 확대 효과를 이용해 빅뱅 후 6억년 된 우주에서 초기 형성 단계 은하를 발견했다고 밝혔다.

'반딧불이 스파클'(Firefly Sparkle)로 명명된 이 은하는 중력 렌즈와 JWST로 확인된 가장 먼 은하로, 초기 형성 단계의 젊고 가스가 풍부한 은하 특징을 잘 보여줘 초기 우주에서 우리은하의 진화 과정을 밝히는 데 기여할 것으로 기대된다.

연구팀은 이 연구에서 반딧불이 스파클 은하가 빅뱅 후 6억년 동안 형성된 초기 단계 은하라는 사실을 밝혀냈으며, 이 은하에서 각각 6천만 광년과 4만 광년 떨어진 위치에서 현재 우리은하보다 크기가 작은 '반딧불이 절친'(FBF) 은하와 '반딧불이 새 절친'(FNBF) 은하도 발견했다.

분석 결과 반딧불이 스파클 은하는 초기 형성 단계에 있는 젊고 가스가 풍부한 은하일 가능성이 큰 것으로 나타났다. 이 은하는 전체 질량이 태양의 약 1천만배에 달하며, 전체 질량의 49~57%는 10개의 성단(star cluster)에 집중돼 있고, 각 성단의 질량은 태양의 10만~100만배 정도인 것으로 분석됐다.

연구팀은 반딧불이 스파클 은하는 우주 태동기에 서로 나뉘어져 있던 성단들이 모여 은하를 형성하기 시작한 단계인 것으로 보인다며 이 시기에 관측된 것 중 가장 작은 은하로 질량이 형성 초기의 우리은하와 비슷할 것으로 추정했다. NASA 고다드 우주비행센터 브라이언 웰치 박사는 이 논문과 함께 게재된 비평(News & Views)에서 "연구팀이 JWST로 초기의 우리은하와 닮은 은하를 포착했다"며 "이 은하를 연구하면 우리은하가 어떻게 형성됐는지에 대한 단서를 얻을 수 있을 것"이라고 말했다.

◆ 출처 : Nature, Lamiya Mowla et al., 'Formation of a low-mass galaxy from star clusters in a 600-million-year-old Universe', https://www.nature.com/articles/s41586-024-08293-0