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발사된 지 '벌써 일 년'…제임스 웹이 관찰한 초기 우주의 모습은

  <제임스 웹 우주망원경으로 촬영한 NGC 346. 사진=미 항공우주국(NASA)>

미 항공우주국(NASA, 이하 나사)제임스 웹 우주망원경(JWST, 이하 웹)이 촬영한 성단 NGC 346의 이미지를 공개했다. 초기 우주와 비슷한 별과 행성 형성의 실마리를 제공할 것으로 기대되는 천체다.

나사는 11일(현지시간) 불과 20광년 떨어진 소마젤란 은하 속 성단 NGC 346을 웹으로 포착한 이미지를 공개했다.

소마젤란 은하는 지구 남반구에서도 육안으로 보이는 우리 은하의 위성 은하다. 대마젤란 은하에 비해서는 작지만 전체 질량은 태양 질량의 70억 배에 달한다.

특히 이 안에서 웹이 촬영한 NGC 346은 가장 가까운 성단 중에서 수소와 헬륨보다 무거운 중원소(금속성)의 농도가 상대적으로 낮아 과학자들이 주된 연구 대상이 된다.

금속성 원소의 비중이 낮다는 것은 빅뱅이 일어나고 불과 20~30억년 지난 초기 우주를 가리키는 ‘우주의 정오’와 비슷한 형태라는 뜻한다. 별들이 가장 활발하게 생성된 시기다.

NGC 346 내부에 있는 원시성(protostar)을 관찰하고 우리 은하의 별들과 비교하면 별의 형성과정을 알 수 있을 것으로 기대된다. 과거 스피처 우주망원경으로 관찰했을 때에는 태양의 5~8배 질량을 가진 거대한 원시성들만 관측할 수 있었는데, 웹의 근적외선 카메라(NIRCam)는 태양 10분의 1밖에 되지 않는 질량의 원시성들까지 포착해냈다.

  <사진=미 항공우주국(NASA)>

과학자들은 초기 우주의 낮은 금속성 환경이 행성을 만들 정도로 충분한 먼지구름을 공급하기 어려울 것이라고 봤다. 그러나 이번 웹이 작은 원시성까지 관찰해내면서 가능성을 찾아냈다. 웹 이미지에는 주변 분자 구름으로부터 리본처럼 보이는 가스와 먼지가 모이는 모습이 보인다. 이 가스와 먼지들은 강착원반에 모여 중심에 있는 원시성에 공급된다. 원시성 주변의 강착원반에서 과거 가스가 발견된 적은 있지만 먼지가 발견된 것은 이번이 최초다.

귀도 드마르키 유럽우주국(ESA) 연구원은 “우리는 별(항성)뿐만 아니라 잠재적으로 행성의 구성 요소를 보고 있다”며 “암석 행성들이 우리의 생각보다 더 일찍부터 만들어졌을 가능성이 있다”고 전했다.

영국 천문학기술센터(UK ATC) 소속 올리비아 존스 박사는 “다른 은하에서 낮은 질량과 높은 질량의 별 모두의 완전한 생성 과정을 살펴볼 수 있는 것은 이번이 처음”이라며 “우리는 별의 완전한 생성 순서를 볼 수 있게 됐다”고 말했다.

한편, 제임스 웹 우주망원경은 지난 2021년 12월 25일(현지시간) 아리안 5호 로켓에 실려 발사됐다. 한 달간 지구와 달 거리의 4배에 이르는 약 150만km를 날아 목표로 했던 라그랑주2(L2, 지구와 태양간 중력이 없어지는 지점) 지점에 무사히 도착했다. 이어 조정을 마치고 2022년 7월 첫 이미지를 공개했다.

2023-01-14
전자신문인터넷 서희원 기자