국내 연구진이 약 50억년 전 페르세우스 은하단에서 발생한 거대한 충돌의 흔적을 세계 최초로 찾아냈다.

21일 연세대에 따르면 천문우주학과 지명국 교수 연구팀은 지난 16일 국제학술지 '네이처 천문학'(Nature Astronomy)에 게재된 논문을 통해 이 같은 연구 결과를 발표했다.

연구팀은 일본 국립천문대 스바루 망원경 심측 관측 데이터를 활용해 중력렌즈 효과를 정밀 분석한 결과 지구에서 약 2억 4천만 광년 떨어진 곳에 있는 페르세우스 은하단이 암흑물질 덩어리와 충돌한 흔적을 발견했다.

중력렌즈 효과는 질량이 큰 천체로 인해 배경의 빛이 굴절되면서 렌즈로 들여다본 것처럼 확대돼 보이는 현상을 지칭한다.

연구팀은 페르세우스 은하단 중심에서 약 140만 광년 떨어진 위치에 태양 질량 200조배 규모의 암흑물질 덩어리가 존재하며, 이 덩어리가 은하단 본체와 '암흑물질 다리'로 연결된 것을 확인했다. 이는 두 천체가 과거에 실제로 충돌했다는 '직접 증거'로 해석된다.

연구팀은 또 수치 모사(컴퓨터 시뮬레이션)를 통해 이 암흑물질 구조가 약 50억 년 전 페르세우스 은하단과 충돌을 일으켰으며 그 흔적이 현재 은하단의 구조에 남아 있음을 밝혀냈다.

태양 질량의 600조 배에 이르는 초대형 은하단인 페르세우스 은하단은 그간 충돌의 뚜렷한 흔적이 없어 '교과서적인 안정된 은하단'으로 여겨진 바 있다.

지 교수는 "그동안 페르세우스 은하단은 안정된 상태로 인식돼 왔지만, 이번 연구는 그 인식을 근본적으로 바꾸는 계기가 될 것"이라며 "은하단 충돌 과정에서 입자 가속이 어떻게 발생하는지에 대한 후속 시뮬레이션 연구를 진행할 계획"이라고 전했다.