우주를 구성하는 암흑물질(dark matter)로 전체 질량의 99%를 채운 은하는 과연 어떤 광경일까. 유령과 같이 우주 어딘가에 자리하는 암흑물질 99%의 은하가 특정돼 학계가 주목했다.
미 항공우주국(NASA)은 19일 공식 채널을 통해 캐나다 토론토대학교 천체물리학 연구팀이 거둔 최신 관측 성과를 소개했다. 연구팀은 지구에서 약 3억 광년 떨어진 페르세우스자리 은하단에서 질량의 99%가 암흑물질로 보이는 은하 CDG-2를 특정했다.
은하 CDG-2는 별이 극히 적어 거의 눈에 보이지 않는다. 연구팀은 독자적인 통계 방법으로 미세한 성단 집합을 규명하고, 여기서 미세하게 흐르는 빛을 허블우주망원경, 유클리드우주망원경, 스바루망원경의 관측 데이터를 이용해 CDG-2를 파악했다.
토론토대 천체물리학자 데이비드 리 박사는 "우주에는 수많은 은하가 존재하고, 확인이 어려운 유령 은하도 있다"며 "CDG-2는 일반적인 은하와 달리 그 질량의 약 99%가 눈에 보이지 않는 미지의 암흑물질로 구성된 듯하다"고 말했다.
이어 "암흑물질은 빛을 반사하거나 방출하지 않아 그 존재를 알아내기 어렵다"며 "CDG-2 자체가 아니라 그 주변 구상성단을 이용, 유령 은하가 숨은 위치를 탐색했다"고 덧붙였다.
구상성단은 수만 개에서 수백만 개의 오래된 별이 중력에 의해 공처럼 둥글게 모인 집단이다. 연구팀은 NASA의 허블우주망원경, 유럽우주국(ESA)의 유클리드우주망원경, 그리고 하와이에 자리한 일본 국립천문대(NAOJ) 스바루망원경을 탐색에 동원했다.
우선 허블우주망원경의 고해상도 카메라가 은하단 내부 구상성단 4개가 서로 기댄 상황을 상세히 포착했다. 이어 유클리드우주망원경 및 스바루망원경의 데이터를 통해 그 주변에 퍼진 매우 희미한 빛을 분석했다. 전문 분야가 각기 다른 망원경들의 정보를 한 데 모은 연구팀은 구상성단 하나의 뒤쪽에 실체가 없는 은하가 숨은 것을 알아냈다.
데이비드 리 박사는 "상당히 희미한 빛이지만 이를 분석한 결과, 은하 CDG-2 전체의 밝기는 태양과 같은 별이 약 600만 개 모인 것으로 추측됐다"며 "600만이라는 숫자는 많게 들리지만 수천억 개의 별이 가득한 우리은하와 같은 일반 은하와 비교하면 빛은 수만 분의 1 이하에 불과하다"고 설명했다.
박사는 "해당 은하의 눈에 보이는 빛 중 약 16%는 네 구상성단의 것으로 파악됐다"며 "눈에 보이는 빛의 양을 토대로 계산한 물질의 무게와 은하 전체를 연결하는 실제 중력을 비교한 CDG-2의 질량은 약 99%가 암흑물질로 추측됐다"고 언급했다.
은하에 별이 적은 이유로 연구팀은 CDG-2만의 특수한 환경을 들었다. 이 은하는 다른 거대한 은하와 사이에 놓여 격렬한 중력 상호작용의 영향을 받아왔다. 원래는 수많은 별을 빚어냈을 수소 가스 대부분을 뺏긴 결과 성장이 멈췄을 가능성을 연구팀은 점쳤다.
학계는 이번 발견이 최신 관측 장비와 통계 기술을 결합한 점에서 가치가 있다고 평가했다. 발사가 예정된 낸시그레이스로만우주망원경과 광역 조사에 특화한 베라루빈천문대 등이 본격 가동되면 보다 방대한 데이터를 통해 더 많은 유령 은하를 찾을 것으로 연구팀은 기대했다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
