필라멘트 내부 은하들(가운데)이 거대 우주 거미줄(왼쪽)을 따라 같은 방향으로 회전하는 모습. 오른쪽은 개별 은하를 구성하는 수소 가스가 도는 모습을 나타낸다. Lyla Jung 제공


550만 광년 길이의 은하 구조가 하나의 축을 중심으로 회전한다는 사실이?관측됐다.
영국 옥스퍼드대가 주도한 국제 연구팀은 지구에서 약 1억4000만 광년 떨어진 곳에서 은하 14개가 한 방향으로 일제히 회전하는 초거대 구조를 발견했다. 해당 구조는 5000만 광년 규모의 우주 필라멘트 내부에 자리한다.?
필라멘트는 우주의 기 모바일바다이야기 본 골격에 해당하는 구조다. 수천만 광년에 걸친 가느다란 실 모양으로 은하와 암흑물질이 길게 연결된 우주 거미줄 같은 형태를 띤다. 은하들은 필라멘트를 따라 형성되며 가스와 물질을 끌어올린다.
연구 결과는 국제학술지 '왕립천문학회 월간소식(MNRAS)'에 4일(현지 시간) 발표했다.
연구팀은 남아프리카공화국 미어캣(M 바다이야기프로그램 eerKAT) 전파망원경의 심층 관측 자료와 미국 광학 장비인 암흑에너지 분광기(DESI), 슬론 디지털 전천탐사(SDSS) 데이터를 결합해 분석했다.
미어캣은 64개의 전파 안테나를 묶어 희미한 수소 신호까지 감지할 수 있는 장비다. DESI와 SDSS는 은하의 위치와 거리를 정밀 측정한다. 관측 결과 수소가 풍부한 은하 14개가 폭 1 바다신2 다운로드 1만7000광년의 얇은 띠 형태를 이루며 같은 거대 구조에 속해 있음이 확인됐다.
관측 결과 필라멘트 내부 은하들은 개별 원반의 자전뿐 아니라 필라멘트 전체 회전 방향과도 일치하는 움직임을 보였다. 필라멘트 중심축 양쪽의 은하가 서로 반대 방향으로 이동하는 경향도 포착됐다. 전체 구조는 하나의 거대한 축을 중심으로 초속 약 110km로 릴짱 회전하며 중심부 회전 반경은 약 50킬로파섹(kpc)으로 16만3000광년에 이른다.
라일라 정 옥스퍼드대 물리학과 박사는 "은하들이 차례로 회전하는 '찻잔 놀이기구'를 우주 규모로 확대한 것"이라며 "개별 은하뿐 아니라 은하들을 관통하는 필라멘트 자체가 함께 회전해 매우 드문 구조적 특징을 보여준다"고 설명했다.
연 백경게임랜드 구팀은 해당 필라멘트가 가스가 풍부하고 내부 난류가 적은 '동적으로 차가운' 상태라고 분석했다. 오랫동안 외부 충돌이나 교란을 거의 받지 않아 초기 우주에서 형성된 구조가 원형에 가깝게 보존된 사례일 가능성이 있다. 수소는 별 형성의 연료 역할을 하므로?수소가 풍부한 은하들은 필라멘트를 따라 가스와 각운동량이 어떻게 은하로 흘러드는지 보여주는 관측 지표가 된다.
연구 결과는 우주 관측에서 중력에 의한 실제 신호와 은하들이 스스로 정렬돼 생기는 신호를 구별하는 데 중요한 단서를 제공할 수 있다.?
연구를 이끈 매트 자비스 옥스퍼드대 교수는 "여러 관측 장비의 데이터를 결합한 발견으로 우주 거대 구조가 은하의 회전과 성장에 미치는 영향을 보여준다"며 "초거대 규모의 운동을 포착하려면 다양한 관측 기술과 국제 협력이 필수적"이라고 강조했다.
<참고자료> - doi.org/10.1093/mnras/staf2005
[조가현 기자 gahyun@donga.com]